Đồ án Chuyển mạch chuẩn

-----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 1 Môc lôc Trang Lêi nãi ®Çu………………………………………………...…..…………2 PHÇn i: C¬ së lý thuyÕt………………………………………..……3 A. Lý thuyÕt vÒ tæng ®µi sè…………………………………...…..……3 B. Lý thuyÕt vÒ c¸c tr−êng chuyÓn m¹ch………………………...…….9 C. Nguyªn lý PCM …………………………………………….....…..26 phÇn II: ThiÕt kÕ………………………………………………..….….37 ch−¬ng I: bé ®Þnh thêi ph¸t………..……………………….38 Ch−¬ng II: Bé ghÐp kªnh………………………………………48 Ch−¬ng III: t¹o m∙ AMI………………………………...…....…55 Ch−¬ng iV: Bé ®Þnh thêi thu…………………...……………58 Ch−¬ng V: Bé t¸ch kªnh…………………………...…………69 Ch−¬ng vI: ThiÕt kÕ tr−êng chuyÓn m¹ch………….…77 A. Tr−êng chuyÓn m¹ch T…………………………….………..77 B. Tr−êng chuyÓn m¹ch S…………………………...………….94 KÕt luËn…………………………..…………..………………………….98 Phô lôc……………………………………………………………………99 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 2 Lêi nãi ®Çu Ngµy nay khoa häc vµ c«ng nghÖ ®ang ph¸t triÓn rÊt nhanh vµ m¹nh mÏ. ViÖc ¸p dông kÜ thuËt vµ c«ng nghÖ míi ®Ó tÝch cùc thóc ®Èy dÞch vô viÔn th«ng ngµy cµng ph¸t triÓn vµ më ra nhiÒu dÞch vô míi. KÐo theo nã lµ mét sè ngµnh kh¸c còng ph¸t triÓn theo. Mét trong nh÷ng c«ng nghÖ quan träng cã t¸c ®éng rÊt lín vµ lµ nÒn t¶ng cña c«ng nghÖ viÔn th«ng ®ã lµ c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch vµ tæng ®µi sè. §Ó cã thÓ lµm râ vµ hiÓu s©u h¬n vÒ c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch nh»m thiÕt kÕ mét hÖ thèng tr−êng chuyÓn m¹ch ®¬n gi¶n gåm 512 sè. Ta ®i vµo nghiªn cøu cô thÓ tõng vÊn ®Ò trong viÖc thiÕt kÕ tr−êng chuyÓn m¹ch. ViÖc thiÕt kÕ trong ®å ¸n nµy chØ mang tÝnh lý thuyÕt nh»m tiÕp cËn víi thùc tÕ ®Æt ra nh÷ng h−íng ph¸t triÓn trong thùc tÕ sau nµy. Do thêi gian cã h¹n nªn chØ cã thÓ ®−a ra ®−îc m« pháng cña mét vµi s¬ ®å m¹ch nªn ch¾c ch¾n sÏ kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt nªn mong ®−îc sù ®ãng gãp cña c¸c thÇy c« trong bé m«n vµ c¸c b¹n. Qua ®å ¸n nµy em còng xin ch©n thµnh göi lêi c¶m ¬n tíi c¸c thÇy c¸c c« trong bé m«n §iÖn tö viÔn th«ng vµ ®Æc biÖt lµ thÇy Phan Thanh HiÒn ®· h−íng dÉn gãp ý rÊt nhiÒu ®Ó cho em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Sinh viªn Hoµng Hoµ -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 3 PHÇn i: C¬ së lý thuyÕt A. T×m hiÓu vÒ cÊu tróc tæng ®μi sè I. LÞch sö ph¸t triÓn tæng ®µi - N¨m 1837, Samuel F. B Morse ph¸t minh ra m¸y ®iÖn tÝn - N¨m 1876, Alecxander Graham Bell ph¸t minh ra ®iÖn tho¹i - §Õn n¨m 1878, hÖ thèng tæng ®µi ®Çu tiªn ®−îc thiÕt lËp, ®ã lµ mét tæng ®µi nh©n c«ng ®iÖn tõ ®−îc x©y dùng ë New Haven - N¨m 1889, tæng ®µi ®iÖn tho¹i kh«ng sö dông nh©n c«ng ®−îc A.B Strowger ph¸t minh - N¨m 1926, Erisson ph¸t triÓn thµnh c«ng hÖ tæng ®µi thanh chÐo - N¨m 1965, tæng ®µi ESS sè 1 cña Mü lµ tæng ®µi ®iÖn tö cã dung l−îng lín ra ®êi - Th¸ng 1 n¨m 1976, tæng ®µi ®iÖn tö sè chuyÓn tiÕp ho¹t ®éng trªn c¬ së chuyÓn m¹ch sè m¸y tÝnh th−¬ng m¹i ®Çu tiªn trªn thÕ giíi ®−îc l¾p ®Æt vµ ®−a vµo khai th¸c II. §Æc ®iÓm cña tæng ®µi sè SPC Tæng ®µi ®iÖn tö SPC (Store Program Controller ) lµ tæng ®µi ®−îc ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh ghi s½n trong bé nhí ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn l−u tr÷. Ng−êi ta dïng bé vi xö lý ®Ó ®iÒu khiÓn mét l−îng lín c«ng viÖc mét c¸ch nhanh chãng b»ng phÇn mÒm xö lý ®· ®−îc cµi s½n trong bé nhí ch−¬ng tr×nh. PhÇn d÷ liÖu cña tæng ®µi - nh− sè liÖu thuª bao, b¶ng phiªn dÞch, xö lý ®Þa chØ thuª bao, th«ng tin ®Þnh tuyÕn, tÝnh c−íc - ®−îc ghi s½n trong bé nhí sè liÖu. Nguyªn lý chuyÓn m¹ch nh− trªn gäi lµ chuyÓn m¹ch ®−îc ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh ghi s½n SPC. Tæng ®µi SPC vËn hµnh rÊt linh ho¹t, dÔ bæ sung vµ söa ch÷a. Do ®ã c¸c ch−¬ng tr×nh vµ sè liÖu ®−îc ghi trong bé nhí cã thÓ thay ®æi theo yªu cÇu cña ng−êi qu¶n lÝ m¹ng. Víi tÝnh n¨ng nh− vËy, tæng ®µi SPC dÔ dµng ®iÒu hµnh ho¹t ®éng nhanh tho¶ m·n theo nhu cÇu cña thuª bao, cung cÊp cho thuª bao nhiÒu dÞch vô. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 4 Trong tæng ®µi ®iÖn tö sè c«ng viÖc ®o thö tr¹ng th¸i lµm viÖc cña c¸c thiÕt bÞ bªn trong còng nh− c¸c tham sè ®−êng d©y thuª bao vµ trung kÕ ®−îc tiÕn hµnh tù ®éng vµ th−êng k×. C¸c kÕt qu¶ ®o thö vµ ph¸t hiÖn sù cè ®−îc in ra tøc thêi hoÆc hÑn giê nªn thuËn lîi cho c«ng viÖc b¶o d−ìng ®Þnh kú. ThiÕt bÞ chuyÓn m¹ch cña tæng ®µi SPC lµm viÖc theo ph−¬ng thøc tiÕp th«ng tõng phÇn. §iÒu nµy dÉn ®Õn tån t¹i c¸c tr−êng chuyÓn m¹ch ®−îc cÊu t¹o theo ph−¬ng thøc tiÕp th«ng nªn hoµn toµn kh«ng g©y ra tæn thÊt dÉn ®Õn qu¸ tr×nh khai th¸c còng kh«ng tæn thÊt. Tæng ®µi ®iÖn tö sè xö lý ®¬n gi¶n víi c¸c sù cè v× chóng cã cÊu tróc theo c¸c phiÕn m¹ch in liªn kÕt kiÓu c¾m. Khi mét phiÕn m¹ch in cã lçi th× nã ®−îc tù ®éng ph¸t hiÖn nhê ch−¬ng tr×nh b¶o d−ìng vµ chuÈn ®o¸n. 1. S¬ ®å khèi cña tæng ®µi SPC Hình 1: Sơ đồ khối chức năng tổng đài SPC. 2. Chøc n¨ng cña c¸c khèi trong tæng ®µi SPC 2.1 Khèi ®iÒu khiÓn trung t©m: Điều khiển trung tâm thực hiện các chức năng sau - Xử lý cuộc gọi : Quét trạng thái thuê bao, trung kế; nhận xung quay số và giải mã xung quay số; tìm đường rỗi; truyền báo hiệu kết nối/ giải toả cuộc gọi; tính cước.... - Cảnh báo: Tự thử, phát hiện lỗi phần cứng; cảnh báo hư hỏng;... -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 5 - Quản lý: Thống kê lưu lượng; theo dõi cập nhật số liệu; theo dõi đồng bộ... Bé ®iÒu khiÓn trung t©m gåm mét bé xö lý cã c«ng suÊt lín cïng c¸c bé nhí trùc thuéc. Bé xö lý nµy ®−îc thiÕt kÕ tèi −u ®Ó xö lý cuéc gäi vµ c¸c c«ng viÖc liªn quan trong mét tæng ®µi. Nã ph¶i hoµn thµnh c¸c nhiÖm vô kÞp thêi hay cßn gäi lµ xö lÝ thêi gian thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc sau ®©y: - NhËn xung hay m· chän sè (c¸c ch÷ sè ®Þa chØ). - ChuyÓn c¸c tÝn hiÖu ®Þa chØ ®i ë c¸c tr−êng hîp chuyÓn tiÕp cuéc gäi. - Trao ®æi c¸c b¸o hiÖu cho thuª bao hay c¸c tæng ®µi kh¸c. S¬ ®å khèi mét bé xö lÝ chuyÓn m¹ch tæng qu¸t ®−îc m« t¶ nh− sau: H×nh 2: S¬ ®å khèi bé xö lý chuyÓn m¹ch. Bé xö lý chuyÓn m¹ch bao gåm mét bé xö lÝ trung t©m, c¸c bé nhí ch−¬ng tr×nh, sè liÖu vµ phiªn dÞch cïng thiÕt bÞ vµo/ra lµm nhiÖm vô phèi hîp ®Ó ®−a c¸c th«ng tin vµo vµ lÊy c¸c lÖnh ra. Bé xö lý trung t©m lµ mét bé xö lÝ hay vi xö lÝ tèc ®é cao vµ cã c«ng suÊt xö lÝ tuú thuéc vµo vÞ trÝ xö lÝ chuyÓn m¹ch cña nã. Nã lµm nhiÖm vô ®iÒu khiÓn thao t¸c cu¶ thiÕt bÞ chuyÓn m¹ch. Bé nhí ch−¬ng tr×nh Dïng ®Ó ghi l¹i c¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn c¸c thao t¸c chuyÓn m¹ch. C¸c ch−¬ng tr×nh nµy ®−îc gäi ra vµ xö lÝ cïng víi c¸c sè liÖu cÇn thiÕt. ThiÕt bÞ phèi hîp Bé xö lý trung t©m Bé nhí ch−¬ng tr×nh Bé nhí phiªn dÞch Bé nhí sè liÖu Ra Vµo -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 6 Bé nhí sè liÖu dïng ®Ó ghi l¹i t¹m thêi c¸c sè liÖu cÇn thiÕt trong qu¸ tr×nh xö lý c¸c cuéc gäi nh− c¸c ch÷ sè ®Þa chØ thuª bao, tr¹ng th¸i bËn - rçi cña c¸c ®−êng d©y thuª bao hay trung kÕ... Bé nhí phiªn dÞch chøa c¸c th«ng tin vÒ lo¹i ®−êng d©y thuª bao chñ gäi vµ bÞ gäi, m· t¹o tuyÕn, th«ng tin c−íc... Bé nhí sè liÖu lµ bé nhí t¹m thêi cßn c¸c bé nhí ch−¬ng tr×nh vµ phiªn dÞch lµ c¸c bé nhí b¸n cè ®Þnh. Sè liÖu hay ch−¬ng tr×nh trong c¸c bé nhí b¸n cè ®Þnh kh«ng thay ®æi trong qu¸ tr×nh xö lÝ cuéc gäi. Cßn th«ng tin ë bé nhí t¹m thêi (Nhí sè liÖu) thay ®æi liªn tôc tõ lóc b¾t ®Çu tíi lóc kÕt thóc cuéc gäi. 2.2 Trường chuyển mạch : Chức năng là thiết lập tuyến nối giữa hai hay nhiều thuê bao của tổngđài hay giữa các tổng đài với nhau. Chức năng truyền dẫn: Truyền dẫn tín hiệu tiếng nói và các tín hiệu báo hiệu giữa các thuê bao và giữa các tổng đài với yêu cầu độ chính xác và tin cậy cao. - Giao tiếp thuê bao: Gồm mạch điện đường dây và bộ tập trung. + Mạch điện đường dây thực hiện các chức năng BORSCHT. B : CÊp nguån (Battery) Dïng bé chØnh l−u t¹o c¸c møc ®iÖn ¸p theo yªu cÇu phï hîp víi thuª bao tõ ®iÖn ¸p xoay chiÒu. VÝ dô cung cÊp ®iÖn gäi cho tõng m¸y ®iÖn tho¹i thuª bao ®ång thêi truyÒn tÝn hiÖu nh− nhÊc m¸y, xung quay sè. O (Over voltage - protecting): B¶o vÖ chèng qu¸ ¸p cho tæng ®µi vµ c¸c thiÕt bÞ do nguån ®iÖn ¸p cao xuÊt hiÖn tõ ®−êng d©y nh− sÊm sÐt, ®iÖn c«ng nghiÖp hoÆc chËp ®−êng d©y thuª bao. Ng−ìng ®iÖn ¸p b¶o vÖ 75V. R : CÊp chu«ng (Ringing): Chøc n¨ng nµy cã nhiÖm vô cÊp dßng chu«ng 25Hz, ®iÖn ¸p 75-90 volts cho thuª bao bÞ gäi. §èi víi m¸y ®iÖn tho¹i quay sè dßng chu«ng nµy ®−îc cung cÊp trùc tiÕp cho chu«ng ®iÖn c¬ ®Ó t¹o ra ©m chu«ng. Cßn ®èi víi m¸y Ên phÝm dßng tÝn hiÖu chu«ng nµy ®−îc ®−a qua m¹ch n¾n dßng chu«ng thµnh dßng mét chiÒu cÊp cho IC t¹o ©m chu«ng. T¹i kÕt cuèi thuª bao cã trang bÞ m¹ch ®iÖn x¸c ®Þnh khi thuª bao nhÊc m¸y tr¶ lêi -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 7 ph¶i c¾t ngang dßng chu«ng göi tíi ®Ó tr¸nh g©y h− háng c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö cña thuª bao. S : Gi¸m s¸t (Supervisor) : Gi¸m s¸t thay ®æi m¹ch vßng thuª bao, xö lý thuª bao nhËn d¹ng b¾t ®Çu hoÆc kÕt thóc cuéc gäi vµ ph¸t tÝn hiÖu nhÊc m¸y, ®Æt m¸y tõ thuª bao hoÆc c¸c tÝn hiÖu ph¸t xung quay sè. C : M· ho¸ vµ gi¶i m· ( Code / Decode) : Chøc n¨ng nµy ®Ó m· ho¸ tÝn hiÖu t−¬ng tù thµnh tÝn hiÖu sè vµ ng−îc l¹i. H : ChuyÓn ®æi 2 d©y / 4 d©y (Hybrid) : Chøc n¨ng chÝnh cña hybrid lµ chøc n¨ng chuyÓn ®æi 2 d©y tõ phÝa ®−êng d©y thuª bao thµnh 4 d©y ë phÝa tæng ®µi. T: §o thö (Test) : lµ thiÕt bÞ kiÓm tra tù ®éng ®Ó ph¸t hiÖn c¸c lçi nh− lµ ®−êng d©y thuª bao bÞ háng do ngËp n−íc, chËp m¹ch víi ®−êng ®iÖn hay bÞ ®øt b»ng c¸ch theo dâi ®−êng d©y thuª bao th−êng xuyªn cã chu kú. ThiÕt bÞ nµy ®−îc nèi vµo ®−êng d©y b»ng ph−¬ng ph¸p t−¬ng tù ®Ó kiÓm tra vµ ®o thö. Khối tập trung thuê bao : làm nhiệm vụ tập trung tải thành một nhóm thuê bao trước khi vào trường chuyển mạch. 2.3 Giao tiếp trung kế : Đảm nhận các chức năng GAZPACHO. Nó không làm chức năng tập trung tải như giao tiếp thuê bao nhưng vẫn có mạch điện tập trung để trao đổi khe thời gian, cân bằng tải, trộn báo hiệu và tín hiệu mẫu để thử. G (Generation of frame) :Ph¸t m· khung nhËn d¹ng tÝn hiÖu ®ång bé khung ®Ó ph©n biÖt tõng khung cña tuyÕn sè liÖu PCM ®−a tõ tæng ®µi tíi. A (Aligment of frame) : S¾p xÕp khung sè liÖu phï hîp víi hÖ thèng PCM. Z (Zero string suppression) : Khö d·y sè “0” liªn tiÕp. Do d·y tÝn hiÖu PCM cã nhiÒu qu·ng chøa nhiÒu bÝt “0” nªn phÝa thu khã kh«i phôc tÝn hiÖu ®ång hå. V× vËy nhiÖm vô nµy thùc hiÖn khö c¸c d·y bit “0” ë phÝa ph¸t. P (Polar conversion) : Cã nhiÖm vô biÕn ®æi d·y tÝn hiÖu ®¬n cùc tõ hÖ thèng thµnh l−ìng cùc ®−êng d©y vµ ng−îc l¹i. A (Alarm processing) : Xö lý c¶nh b¸o ®−êng truyÒn PCM. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 8 C (Clock recovery) : Kh«i phôc xung ®ång hå, thùc hiÖn phôc håi d·y xung nhÞp tõ d·y tÝn hiÖu thu ®−îc. H (Hunt during reframe) : T×m trong khi ®Þnh l¹i khung tøc lµ t¸ch th«ng tin ®ång bé tõ d·y tÝn hiÖu thu. O (Office signalling) : B¸o hiÖu liªn tæng ®µi. §ã lµ chøc n¨ng giao tiÕp ®Ó phèi hîp b¸o hiÖu gi÷a tæng ®µi ®ang xem xÐt vµ c¸c tæng ®µi kh¸c qua ®−êng trung kÕ. 2.4 Báo hiệu : - Gåm cã thiÕt bÞ b¸o hiÖu kªnh riªng vµ thiÕt bÞ b¸o hiÖu kªnh chung. ThiÕt bÞ b¸o hiÖu kªnh riªng lµm nhiÖm vô xö lÝ vµ phèi hîp c¸c lo¹i b¸o hiÖu kiÓu m· thËp ph©n hay ®a tÇn ®−îc truyÒn theo kªnh hay g¾n liÒn víi kªnh truyÒn tiÕng nãi cho cuéc gäi tõ c¸c tæng ®µi. ThiÕt bÞ b¸o hiÖu kªnh chung th× tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu cho tÊt c¶ c¸c cuéc gäi gi÷a tæng ®µi nµo ®ã ®−îc truyÒn di theo mét tuyÕn b¸o hiÖu ®éc lËp víi m¹ch ®iÖn truyÒn tÝn hiÖu tiÕng nãi lªn tæng ®µi. (B¸o hiÖu kªnh chung lµ b¸o hiÖu lªn tæng ®µi. Ph−¬ng thøc nµy cã thÓ kÕt hîp c¸c d¹ng th«ng tin b¸o hiÖu xö lÝ gäi víi c¸c d¹ng th«ng tin ®iÒu hµnh vµ b¶o d−ìng kü thuËt cho toµn m¹ng. ThiÕt bÞ b¸o hiÖu kªnh chung ®ãng vai trß phèi hîp vµ xö lý c¸c lo¹i b¸o hiÖu cho c¸c môc ®Ých ®iÒu khiÓn tæng ®µi. - Cung cấp những thông tin cần thiết cho tổng đài nhận biết về tình trạng thuê bao, trung kế, thiết bị... - Trong tổng đài phải có chức năng nhận, xử lý, phát thông tin báo hiệu đến nơi thích hợp. 2.5 Điều hành, khai thác và bảo dưỡng Để sử dụng tổng đài một cách có hiệu quả, có khả năng phát triển các dịch vụ mới, phối hợp sử dụng các phương thức dễ dàng trong tổng đài. Giám sát kiểm tra các phần cứng và ngoại vi, đưa ra những thông báo cần thiết cho cán bộ điều hành. Khả năng khai thác mạng, thay đổi nghiệp vụ,quản lý số liệu cước... 2.6 Giám sát trạng thái đường dây -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 9 Phát hiện và thông báo cho bộ xử lý trung tâm các biến cố mang tính báo hiệu. Nó quản lý đường dây theo phương pháp quét lần lượt. Sau một khoảng thời gian nhất định, cổng trạng thái đường dây được đọc một lần. 2.7 Điều khiển đấu nối : Thiết lập và giải phóng các cuộc gọi dưới sự điều khiển của bộ điều khiển trung tâm. B. Lý thuyÕt vÒ c¸c tr−êng chuyÓn m¹ch sè I. Giíi thiÖu chung vÒ chuyÓn m¹ch sè: NhiÖm vô cña tæng ®µi lµ t¹o tuyÕn ®Êu nèi, néi bé bªn trong tæng ®µi ®Ó nèi th«ng tin tho¹i cho c¸c m¸y ®iÖn tho¹i bÊt kú. Nh− vËy tæng ®µi lµm viÖc nh− mét c«ng t¾c cßn gäi lµ chuyÓn m¹ch sè. Kü thuËt chuyÓn m¹ch dïng ®Ó ®iÒu khiÓn chøc n¨ng, nhiÖm vô cña mét tæng ®µi, trong tæng ®µi t−¬ng tù sö dông chuyÓn m¹ch t−¬ng tù, trong tæng ®µi sè dïng chuyÓn m¹ch sè. HiÖn nay chñ yÕu sö dông chuyÓn m¹ch sè. ChuyÓn m¹ch sè dïng ®Ó trao ®æi th«ng tin gi÷a c¸c khe thêi gian bÊt kú cña luång PCM vµo vµ luång PCM ra. ChuyÓn m¹ch sè cã nhiÒu luång PCM vµo vµ nhiÒu luång PCM ra, cã n luång PCM vµo ®¸nh sè tõ PCMvo ÷ PCMvn-1 cã m luång PCM ra ®¸nh sè tõ PCMro ÷ PCMrm-1. Mçi mét luång PCM ra cã R khe thêi gian tõ TSo ÷ TSr-1, c¸c khe vµo vµ c¸c khe thêi gian ra lµ kh¸c nhau. V× vËy, chuyÓn m¹ch sè thùc hiÖn chøc n¨ng cña mét tæng ®µi. ChuyÓn m¹ch sè cã hai lo¹i chuyÓn m¹ch chÝnh: chuyÓn m¹ch kh«ng gian vµ chuyÓn m¹ch thêi gian, ngoµi ra cßn cã chuyÓn m¹ch kÕt hîp. II. Ph©n hÖ chuyÓn m¹ch 1. ChuyÓn m¹ch thêi gian T Chuyển mạch T về cơ bản là thực hiện chuyển đổi thông tin giữa các khe thời gian khác nhau trên cùng một tuyến PCM. Về mặt lý thuyết có thể thực hiện bằng 2 phương pháp sau: -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 10 - Ph−¬ng ph¸p dïng bé trÔ - Ph−¬ng ph¸p dïng bé nhí ®Öm 1.1 Phương pháp dùng bộ trễ: Nguyên tắc: Trên đường truyền tín hiệu, ta đặt các đơn vị trễ có thời gian trễ bằng 1 khe thời gian Hình 3: Phương pháp dùng bộ trễ. Hình 4 : Chuyển mạch giữa hai khe thời gian A và B dùng bộ trễ. Giả sử trong khung có R khe thời gian, trong đó cần trao đổi thông tin giữa 2 khe thời gian A và B Ta cho mẫu Ma (8 bit PCM) qua n bộ trễ thì ở đầu ra mẫu Ma sẽ có mặt ở khe thời gian TSB. Và mẫu Mb qua R-n bộ trễ sẽ có mặt ở thời điểm TSA. Như vậy việc trao đổi thông tin đã được thực hiên. Nhược ®iÓm: Hiệu quả kém, giá thành cao. 1.2 Phương pháp dùng bộ nhớ đệm Dựa trên cơ sở các mẫu tiếng nói được ghi vào các bộ nhớ đệm BM và đọc ra ở những thời điểm mong muốn. Địa chỉ của ô nhớ trong BM để ghi -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 11 hoặc đọc được cung cấp bởi bộ nhớ điều khiển CM. Hình 5 : Phương pháp dùng bộ nhớ đệm. Thông tin phân kênh thời gian được ghi lần lượt vào các tế bào của BM. Nếu b là số bít mã hoá mẫu tiếng nói, R số khe thời gian trong một tuyến (khung) thì BM sẽ có R ô nhớ và dung lượng bộ nhớ BM là b.R bits. CM lưu các địa chỉ của BM để điều khiển việc đọc ghi, vì BM có R địa chỉ, nên dung lượng của CM là R.log2R bits. Trong đó, log2R biểu thị số bit trong 1 từ địa chỉ và cũng là số đường trong 1 bus. Việc ghi đọc vào BM có thể là tuần tự hoặc ngẫu nhiên. Như vậy, trong chuyển mạch T có hai kiểu điều khiển là tuần tự và ngẫu nhiên. • Điều khiển tuần tự :Điều khiển tuần tự là kiểu điều khiển mà trong đó, việc đọc ra hay ghi vào các địa chỉ liên tiếp của bộ nhớ BM một cách tuần tự tương ứng với thứ tự ngõ vào của các khe thời gian. Trong điều khiển tuần tự, một bộ đếm khe thời gian được sử dụng để xác định địa chỉ của BM. Bộ đếm này sẽ được tuần tự tăng lên 1 sau thời gian của một khe thời gian. • Điều khiển ngẫu nhiên :Điều khiển ngẫu nhiên là phương pháp điều khiển mà trong đó các địa chỉ trong BM không tương ứng với thứ tự của các khe thời gian mà chúng được phân nhiệm từ trước theo việc ghi vào và đọc ra của bộ nhớ điều khiển CM. Từ đó, chuyển mạch T có hai loại : Ghi vào tuần tự, đọc ra ngẫu nhiên và Ghi vào ngẫu nhiên, đọc ra tuần tự. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 12 Hình 6 : Điều khiển tuần tự và ngẫu nhiên. *Ghi tuần tự / đọc ngẫu nhiên : Bộ đếm khe thời gian (Time slot counter) xác định tuyến PCM vào để ghi tín hiệu vào bộ nhớ BM một cách tuần tự, bộ đếm khe thời gian làm việc đồng bộ với tuyến PCM vào, nghĩa là việc ghi liên tiếp vào các ô nhớ trong bộ nhớ BM được đảm bảo bởi sự tăng lên một của giá trị của bộ đếm khe thời gian. Bộ nhớ điều khiển CM điều khiển việc đọc ra của BM bằng cách cung cấp các địa chỉ của các ô nhớ của BM. Hình 7: Ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên. Các kênh thông tin số được ghép với nhau theo thơi gian bởi bộ MUX, sau đó, đưa đến bộ chuyển đổi từ nối tiếp sang song song để đưa ra các từ mã -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 13 song song 8 bits (Mỗi từ mã chiếm 1 khe thời gian). Các từ mã này được ghi tuần tự vào bộ nhớ BM do giá trị của bộ đếm khe thời gian tăng lần lượt lên 1 tương ứng với khe thời gian đầu vào. Xen kẻ với quá trình ghi là quá trình đọc thông tin từ bộ nhớ BM với các địa chỉ do bộ nhớ điều khiển CM cung cấp. Thông tin sau khi đọc ra khỏi BM, được chuyển đổi từ song song ra nối tiếp trở lại và sau đó được tách ra thành các kênh để đưa ra ngoài. Như vậy, việc ghi đọc BM thực hiện 2 chu trình: Ghi vào BM ô nhớ có địa chỉ do bộ đếm khung cung cấp (gọi là chu trình ghi). Đọc ra từ BM từ ô nhớ có địa chỉ do CM cung cấp (chu trình đọc). Đối với tín hiệu thoại, fs = 8 KHz do đó cứ 125 ms thì ô nhớ BM ghi đọc 1 lần. Số kênh cực đại Rmax=125/(TW+TR). trong đó TW và TR là thời gian ghi và đọc của bộ nhớ BM do nhà sản xuất quy định. *Ghi ngẫu nhiên/ đọc ra tuần tự : Bộ nhớ CM cung cấp địa chỉ của các ô nhớ của BM trong chu trình ghi còn bộ đếm khe thời gian cung cấp địa chỉ cho việc đọc thông tin ra khỏi bộ nhớ BM. Giả sử 2 khe thời gian A và B muốn trao đổi thông tin với nhau thì ô nhớ A trong CM lưu giá trị ‘B’ và ô nhớ B trong CM sẽ lưu giá trị ‘A’. Quá trình thực hiện được tiến hành như sau : - Bộ đếm khe thời gian quét lần lượt BM và CM và do đó, ở đầu ra nội dung trong các ô nhớ BM được đọc ra lần lượt. - Trong khe thời gian TSA, Mb được đọc ra và do CMA có địa chỉ “B” nên mẫu Ma được ghi vào ô nhớ BMB . - Trong khe thời gian TSB, Ma được đọc ra và do CMB có địa chỉ “A” nên mẫu Mb được ghi vào ô nhớ BMA. => Như vậy, việc đọc thông tin từ BM là tuần tự và ghi vào là do CM điều khiển và sự trao đổi thông tin giữa hai khe thời gian A và B trên cùng một tuyến PCM đã được thực hiện. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 14 Hình 8 : Ghi ngẫu nhiên, đọc ra tuần tự. * Đặc tính của chuyển mạch T: Thời gian trễ phụ thuộc vào quan hệ khe thời gian vào, khe thời gian ra, tuyến PCM vào, tuyến PCM ra ... Nhưng nó luôn được giữ ở mức thuê bao không nhận thấy được vì thời gian trễ này luôn nhỏ hơn thời gian của 1 khung của tuyến PCM. Ưu điểm: nổi bật là tính tiếp thông hoàn toàn. Mỗi kênh được phân bố vào một khe tương ứng. Như vậy, bất kỳ đầu vào nào cũng có khả năng chuyển mạch đến ngõ ra mong muốn. Hoạt động của CM độc lập với tin tức, có khả năng chuyển đổi thêm các bits chẵn lẻ, báo hiệu cùng với các byte mẫu tiếng nói. Nhược ®iÓm: Số lượng kênh bị hạn chế bởi thời gian truy cập bộ nhớ. Hiện nay, công nghệ RAM phát triển 1 cấp T có thể chuyển mạch 1024 kênh. 1.3 ChuyÓn m¹ch thêi gian thùc tÕ: Trong thùc tÕ c¸c bé nhí kÕt cuèi(CM) vµ c¸c bé nhí l−u tho¹i (SM) ®Òu ®−îc thiÕt lËp tõ c¸c chÝp bé nhí b¸n dÉn truy xuÊt ngÉu nhiªn kü thuËt sè(RAM). Mét RAM cã c¸c cæng xuÊt nhËp d÷ liÖu vµ ®Þa chØ, c¸c cæng nhËn lÖnh ®äc vµ ghi theo ®ång hå ®Þnh thêi. TÊt c¶ c¸c cæng trong RAM ho¹t ®éng -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 15 theo chÕ ®é song song. H×nh 9- ChuyÓn m¹ch thêi gian c¬ b¶n dïng RAM S¬ ®å trªn m« t¶ ph−¬ng ph¸p ho¹t ®éng cña chuyÓn m¹ch thêi gian. C¸c tõ m· PCM nhËp ®−îc ghi vµo SM vµ ®ùc ®äc ra trªn Bus xuÊt, d−íi sù ®iÒu khiÓn cña CM. §Þa chØ cña SM ®−îc xuÊt ra tõ CM. §Þa chØ ®äc vµ ghi cña bé chän ®−îc lÊy ra ®ång thêi tõ “Bé ®Õm kªnh nhËp”. §Þa chØ SM lµ d÷ liÖu vµo cña bé CM vµ ®Þa chØ vµo cña bé chän CM ®−îc ®−a tíi tõ ®iÒu khiÓn tæng ®µi. §Ó x©y dùng c¸c chuyÓn m¹ch lín tiÕt kiÖm vµ khai th¸c kh¶ n¨ng vÒ tèc ®é cña hÖ thèng b¸n dÉn, còng nh− chuyÓn m¹ch khong gian, c¸c chuyÓn m¹ch thêi gian th−êng dïng c¸c møc siªu ghÐp vµ lµm viÖc theo chÕ ®é song song. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 16 H×nh 10. S¬ ®å chuyÓn m¹ch thêi gian siªu ghÐp S¬ ®å h×nh 10 trªn tr×nh bµy chuyÓn m¹ch thêi gian hiÖn ®¹i ®ãng vai trß nh− tÇng ®Çu tiªn cña mét khèi chuyÓn m¹ch sè. ChuyÓn m¹ch thêi gian kÕt cuèi 16 hÖ thèng PCM 30 kªnh trªn phÝa nhËp vµ mét Bus siªu ghÐp trªn phÝa truyÒn. Ho¹t ®éng cña chuyÓn m¹ch thêi gian siªu ghÐp cã thÓ cã thÓ ®−îc m« t¶ nh− H×nh 11. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña siªu ghÐp lµ néi dung cña mçi ®−êng PCM ®−îc ghi liªn tôc vµo bé ®Öm gi÷ khung cña nã (Trong mçi ®¬n vÞ bé nhí) vµ c¸c bé ®Öm nµy ®äc ®Þnh k×, lÇn l−ît bëi ®¬n vÞ chuyÓn m¹ch thêi gian. Do ®ã, viÖc ghi vµo c¸c bé ®Öm lµ liªn tôc, trong khi ®äc lªn ®¬n vÞ chuyÓn m¹ch thêi gian siªu ghÐp d−íi d¹ng c¸c khèi tõ 1 khung cña c¸c tõ m· PCM. C¸c d©y lùa chän ®iÒu khiÓn tõ ®¬n vÞ chuyÓn m¹ch thêi gian lÇn l−ît cÊp cho ®¬n vÞ l−u tr÷, ®Ó c¸c khèi tõ mçi hÖ thèng trong 16 hÖ thèng PCM 30 kªnh cã thÓ ®−îc chÌn vµo moâi siªu khung ghÐp. C¸c ngâ ra tõ 16 bé ®Öm l−u tr÷ khung do ®ã sÏ kÕt hîp l¹i víi nhau thµnh 1 ngâ vµo siªu ghÐp ®Õn SM. T−¬ng tù c¸c bé ®Öm xuÊt trong mçi ®¬n vÞ l−u tr÷ còng ®−îc nèi chung thµnh c¸c ngâ nhËp. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 17 H×nh 11. ChuyÓn m¹ch thêi gian siªu ghÐp ë ngâ nhËp Trong h×nh vÏ 11, thiÕt bÞ cung cÊp cho mçi hÖ thèng PCM nhËp ®−îc tr×nh bµy bªn tr¸i nÐt khuÊt, trong khi thiÕt bÞ bªn tay ph¶i cña nÐt khuÊt ®−îc chia sÎ bëi 16 hÖ thèng PCM. Thñ tôc lùa chän ®¬n vÞ nµo trong 16 ®¬n vÞ l−u tr÷ PCM sÏ ghi vµo SM ®−îc khëi ®éng bëi 1 ‘bé ®Õm dßng PCM’ tõng b−íc tõ 0 ®Õn 15 cho mçi khung ®Õn. Bé ®Õm nµy t¹o ra mét sè nhÞ ph©n 1 bit, ®¹i diÖn cho ®¬n vÞ l−u tr÷ PCM ®−îc chän, sè nhÞ ph©n nµy sau ®ã ®−îc gi¶i m· vµ ®−îc dïng ®Ó ®−a vµo 1 trong 16 ®−êng ®iÒu khiÓn. §−êng ®iÒu khiÓn nµy -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 18 sau ®ã ®−îc ®−a vµo hai tËp hîp c¸c cæng AND trong ®¬n vÞ l−u tr÷. Khi d· ®−îc ®−a vµo, ®Õn l−ît mçi cæng tho¹i chuyÓn néi dung 4 bit cña c¸c bé ®Õm gi÷ khung liªn kÕt víi chung lªn bus siªu ghÐp vµ sau ®ã ®−a vµo SM cña ®¬n vÞ chuyÓn m¹ch thêi gian. §ång thêi c¸c cæng ®Þa chØ kªnh chuyÓn tuÇn tù c¸c sè nhÞ ph©n 5 bit biÓy diÔn cho mçi khe trong 32 khe thêi gian, c¸c bit nay liªn kÕt víi nhau t¹o nªn mét ®Þa chØ 9 bit cho SM. Nh− vËy, mçi mét v trong 512 vÞ trÝ cña SM ®−îc ®Þa chØ ho¸ mét c¸ch tuÇn tù bëi 9 bit, 4 bit ®Çu tiªn chØ hÖ thèng PCM 5 bit cßn l¹i chØ khe thêi gian cho mét hÖ thèng PCM ®ã. 2. Chuyển mạch không gian ( S ) 2.1 Nguyên lý: Hình 12 : Sơ đồ chuyển mạch không gian tiếp thông hoàn toàn và không hoàn toàn. Nguyên lý làm việc của chuyển mạch không gian dựa trên cơ sở chuyển mạch không gian dùng thanh chéo. Chuyển mạch không gian số là chuyển mạch thực hiện việc trao đổi thông tin cùng một khe thời gian nhưng ở hai tuyến PCM khác nhau. Khi số kênh thoại lớn, ta phải ghép chung nhiều tuyến PCM. Việc đấu nối giữa các kênh không chỉ là trao đổi thông tin trên các tuyến khe thời gian của tuyến PCM mà còn trao đổi giữa các tuyến với nhau. Chuyển mạch không gian làm nhiệm vụ nối mạch cho các tuyến PCM khác nhau ở đầu vào và đầu ra. Nó tạo ra mối quan hệ thời gian thực cho 1 hay nhiều khe thời gian. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 19 Xét một chuyển mạch không gian PCM có ma trận mxn với ngõ vào và ngõ ra mang các tín hiệu PCM. Sự nối kết bất kỳ giữa các khe thời gian của bus ngõ vào với khe thời gian tương ứng ở ngõ ra được thực hiện qua điểm thông của ma trận chuyển mạch không gian phải được tiến hành trong suốt thời gian của khe thời gian này và lặp lại trong các khung kế tiếp cho đến khi cuộc gọi đó kết thúc. Trong thời gian còn lại trong thời gian một khung, điểm thông này có thể được sử dụng cho một cuộc gọi khác có liên quan. Do đó việc điều khiển là phải theo 1 chu kỳ nào đó tuỳ thuộc vào thời gian cuộc gọi. Điều này được thực hiệc nhờ bộ nhớ nối kết CM cục bộ kết hợp với mạch chuyển mạch không gian. Hình 13 : Chuyển mạch không gian số. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 20 Hình 14: Chuyển mạch S ma trận 4*4. Chuyển mạch gồm ma trận m*n điểm thông đóng/mở là được điều khiển bởi CM. Mỗi địa chỉ nhị phân đánh dấu 1 điển thông thích hợp để thiết lập nối kết giữa ngõ ra và ngõ vào trên bus. Kích thước mỗi từ của CM phải đáp ứng được yêu cầu cất giữ địa chỉ nhị phân cho 1 trong n điểm thông và có thể thêm 1 điạ chỉ để thể hiện rằng mọi điểm thông trong cột là mở. Như vậy gồm n+1 địa chỉ. Vậy, mỗi từ CM gồm log2(n+1) bits. Mỗi bộ nhớ CM phải lưu được toàn bộ địa chỉ điểm thông trong 1 khung và để CM làm việc một cách đồng bộ với ma trận chuyển mạch nên các ô nhớ của CM sẽ tương ứng với thứ tự các khe thời gian vào, cho nên, nó phải có ít nhất R ô nhớ (R là số khe thời gian trong một khung). Như vậy, địa chỉ của điểm thông sẽ được nối trong khe thời gian TS1 sẽ được lưu trữ trong ô nhớ đầu tiên trong CM. Quá trình chuyển mạch xem xét nội dung của tế bào suốt khe thời gian tương ứng và dùng địa chỉ này để xác định điểm thông của khe thời gian này. Quá trình cứ tiếp diễn như vậy cho hết khung, tiếp tục cho hết một cuộc gọi để sau đó trong CM có sự thay đổi và mọi việc sẽ được tổ chức lại. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 21 2.2 Quá trình chuyển mạch được tiến hành như sau Các ô nhớ của CM làm việc đồng bộ với các khe thời gian ngõ vào. - Trong thời gian của khe thời gian TS1: Ô nhớ 1 của CM-E có giá trị ‘001’ nên điểm thông đầu tiên của nó (A-E) đóng, các tín hiệu từ ngõ vào A được chuyển sang ngõ ra E trong khoảng thời gian này. Ô nhớ 1 của CM-F có giá trị ‘010’ nên điểm thông thứ nhì (B-F) của nó đóng và các tín hiệu từ ngõ vào B được chuyển sang ngõ ra F. - Trong thời gian của khe thời gian TS2: Ô nhớ 2 của CM-E có giá trị ‘010’ nên điểm thông thứ nhì của nó (B-E) đóng, các tín hiệu từ ngõ vào B được chuyển sang ngõ ra E trong khoảng thời gian này. Ô nhớ 2 của CM-F có giá trị ‘001’ nên điểm thông thứ nhất (A-F) của nó đóng và các tín hiệu từ ngõ vào A được chuyển sang ngõ ra F. - Trong thời gian của khe thời gian TS3 : Ô nhớ 3 của CMưE có giá trị ‘011’ nên điểm thông thứ ba của nó (CưE) đóng, các tín hiệu từ ngõ vào C được chuyển sang ngõ ra E trong khoảng thời gian này. Ô nhớ 3 của CMưH có giá trị ‘010’ nên điểm thông thứ nhì (BưH) của nó đóng và các tín hiệu từ ngõ vào B được chuyển sang ngõ ra H. Như vậy bằng cách sử dụng bộ nhớ CM , ta có thể tạo ra 1 ma trận chuyển mạch có thể là m*n hay n*n tuỳ vào yêu cầu. 2.3 Điều khiển trong chuyển mạch S : Việc xác định điểm chuyển mạch có thể thực hiện bằng hai cách : - Điều khiển theo đầu vào: Xác định đầu ra nào sẽ nối với đầu vào tương ứng. - Điều khiển theo đầu ra: Xác định đầu vào nào sẽ nối với đầu ra tương ứng. Trong chuyển mạch S điều khiển theo đầu ra thì trên các cột ngõ ra sẽ có các bộ nhớ CM và nội dung trong các ô nhớ của CM sẽ chọn các dòng ngõ vào cho cột ngõ ra của nó. Điều khiển theo đầu vào thì mỗi dòng sẽ có một bộ nhớ CM điều khiển và nội dung của nó sẽ xác định các cột ngõ ra cho dòng -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 22 ngõ vào của nó. Hình 15 : Điều khiển theo đầu ra. Hình 1 6: Điều khiển theo đầu vào. 2.4 GhÐp kªnh më réng: Cã thÓ t¨ng kÝch th−íc cña chuyÓn m¹ch kh«ng gian sè b»ng c¸ch t¨ng sè khe thêi gian trªn mçi bus. §iÒu nµy ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch ghÐp kªnh ph©n thêi cho vµi hÖ thèng PCM trªn mçi bus nhËp víi ho¹t ®éng gi¶i ph©n kªnh t−¬ng øng lÊy tÝn hiÖu tõ c¸c bus xuÊt vµo c¸c hÖ thèng PCM thµnh phÇn Kü thuËt nµy ®−îc gäi lµ siªu ghÐp (super multiplexing). v× c¸c khe thêi gian trªn c¸c bus ®−îc ghÐp t¨ng c−êng ph¶i ®−îc lµm ng¾n mét c¸ch thÝch hîp. §iÒu nµy cã nghÜa lµ c¸c bit trong chóng ph¶i ®−îc truyÒn nhanh h¬n, sù më réng b»ng c¸ch gia t¨ng dung l−îng cña chuyÓn m¹ch bÞ giíi h¹n bëi tèc ®é ho¹t ®éng cña c¸c m¹ch logic h×nh thµnh lªn c¸c to¹ ®é ®iÓm. Tèc ®é yªu cÇu -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 23 cña c¸c m¹ch logic cã thÓ ®−îc gi¶m xuèng t¸m lÇn b»ng c¸ch cho c¸c chuyÓn m¹ch ho¹t ®éng trong chÕ ®é song song h¬n lµ nèi tiÕp.Trong tr−êng hîp nµy sù truyÒn nèi tiÕp 8 bit cña mçi tõ m· PCM trªn mçi bus ®¬n ®−îc chuyÓn thµnh sù truyÒn t¸m bit song song trªn mét bus cã t¸m ®−êng. ChuyÓn m¹ch kh«ng gian lóc nµy sÏ bao gåm mét ma trËn c¸c bus cã t¸m ®−êng song song, ®−îc kÕt nèi bëi c¸c to¹ ®é ®iÓm cã 8 ®−êng. Sù chuyÓn ®æi song song sang nèi tiÕp ®−îc yªu cÇu trªn phÝa xuÊt cña khèi chuyÓn m¹ch tr−íc khi PCM cã thÓ ®Õn ®−êng d©y d−íi d¹ng nèi tiÕp b×nh th−êng cña nã . C¸c tuyÕn tèc ®é cao chuyÓn m¹ch kh«ng gian cho c¸c hÖ thèng PCM 30 kªnh (32 khe thêi gian) sÏ ho¹t ®éng víi tèc ®é Nx2048 Kbps trong chÕ ®é nèi tiÕp hay víi tèc ®é N x256 bps trong chÕ ®é song song. Mét chuyÓn m¹ch kh«ng gian sè thùc tÕ th«ng th−êng chøa 16 hÖ thèng PCM 30 kªnh ( 512 khe thêi gian ) ®−îc siªu ghÐp trªn mçi tuyÕn song song tèc ®é cao cña ma trËn. Víi mçi TS cã thêi gian lµ 244ns ,c¸c ®iÓm nèi ho¹t ®éng víi tèc ®é 4096kps (16 x 256kps). H×nh 17. §iÒu khiÓn h−íng hµng 2.5 Module ho¸: Gièng nh− tÊt c¶ c¸c ma trËn vu«ng, kÝch th−íc cña mét chuyÓn m¹ch kh«ng gian sè gia t¨ng cïng víi sè l−îng c¸c tuyÕn cao tèc nhËp. Ngay c¶ -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 24 møc ®é lín nhÊt cã thÓ cña siªu ghÐp ,mét tæng ®µi cã dung l−îng 20.000 erlangs yªu cÇu mét chuyÓn m¹ch kh«ng gian sè cã kho¶ng 96x96 cæng (port) . HiÖn nay c¸c chuyÓn m¹ch cã kÝch th−íc nh− vËy lµ kh«ng thÓ thùc hiÖn trªn mét bus m¹ch in. Mét khÝa c¹nh kh¸c trong viÖc x©y dùng c¸c chuyÓn m¹ch kh«ng gian sè lµ sù bÊt lîi vÒ kinh tÕ khi liªn kÕt víi c¸c tæng ®µi míi ®−îc trang bÞ ®Çy ®ñ víi yªu cÇu c¬ b¶n vÒ kÝch th−íc cña nã. Gh¸nh nÆng kinh tÕ cã thÓ kÐo dµi trong nhiÒu n¨m. Do ®ã, trong thùc tÕ c¸c chuyÓn m¹ch kh«ng gian sè ®−îc x©y dùng b»ng c¸ch dïng c¸c module ®· tèi −u kÝch th−íc ®Ó thùc hiÖn c¸c khèi chuyÓn m¹ch cã kÝch th−íc phï hîp vµ cã thÓ më réng mét c¸ch dÔ dµng. ý t−ëng vÒ modul ho¸ cho mét chuyÓn m¹ch kh«ng gian sè ®−¬c thÓ hiªn ë h×nh 5.4a.ChuyÓn m¹ch nµy ®−îc x©y dùng tõ mét d·y c¸c modul vu«ng ,mçi modul lµ mét ma tr©n 8 x8 trong ®ã c¸c modul ma trËn ®iÒu khiÓn theo h−íng cét 8 x8 chøa 8 bé ghÐp kªnh luËn lý sè , mçi bé cã c¸c kÕt nèi cña nã ( ®−îc kÝ hiÖu CM-1 ®Õn CM-8). §¬n vÞ chuyÓn m¹ch kh«ng gian nhá nhÊt lµ mét modul cung cÊp mét chuyÓn m¹ch 8 x8. §iÒu nµy cã thÓ ®−îc më r«ng ra 16x16 b»ng c¸ch dïng 3 module sau ®ã më réng ra 24x24 b»ng c¸ch dïng 5 module vµ cø thÕ. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 25 H×nh 18. Module ho¸ cho mét chuyÓn m¹ch kh«ng gian sè 3. ChuyÓn m¹ch kÕt hîp (S-T-S) Trong mét khèi chuyÓn m¹ch S-T-S, chuyÓn m¹ch kh«ng gian ngâ vµo kÕt nèi bus nhËp víi mét chuyÓn m¹ch thêi gian trong thêi gian cña khe nhËp, vµ chuyÓn m¹ch kh«ng gian ngâ ra kÕt nèi chuyÓn m¹ch thêi gian víi bus nhËp, vµ chuyÓn m¹ch kh«ng gian ngâ ra kÕt nèi chuyÓn m¹ch thêi gian víi bus xuÊt trong thêi gian cña khe xuÊt. Sù s¾p xÕp nµy ®−îcmiªu t¶ trong h×nh 19 bëi mét vÝ dô kÕt nèi A1/TS10 víi C1/TS45. Víi khe thêi gian ë bus nhËp vµ khe thêi gian ë bus xuÊt ®−îc chØ ®Þnh, hÖ thèng ®iÒu khiÓn cã thÓ chän bÊt kú mét chuyÓn m¹ch thêi gian nµo cã khe nhËp TS10 vµ khe xuÊt TS45 tù do. Trong h×nh 19, chuyÓn m¹ch thêi gian C3 ®· ®−îc chän vµ néi dung CM cho 3 tÇn ®−îc tr×nh bµy. Bus A1 ®−îc kÕt nèi ®Õn chuyÓn m¹ch thêi gian B3 trong thêi gi¸nT10 qua to¹ ®é 3 cña hµng A1 trong chuyÓn m¹ch kh«ng gian ngâ nhËp. Do ®ã vÞ trÝ 10 cña CM-A1 chøa ®Þ chØ to¹ ®é “3”. ChuyÓn m¹ch thêi -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 26 gian B3 ®−îc yªu cÇu dÞch tõ m· PCM tõ khe nhËp TS10 ®Õn khe xuÊt TS45; do ®ã, víi mçi chu kú ghi vµ chu kú ®äc, vÞ trÝ 45 chøa ®Þa chØ “10”. ChuyÓn m¹ch kh«ng gian ngâ ra C kÕt nèi ngâ ra tõ chuyÓn m¹ch thêi gian B3 ®Õn bus ra cña C1 to¹ ®é “3” trong vÞ trÝ 45. Cã thÓ nhËn thÊy r»ng ®iÒu khiÓn ®èi xøng cho cÊu h×nh S-T-S ®−îc thùc hiÖn nÕu chuyÓn m¹ch kh«ng gian ngâ nhËp ®−îc ®Þnh h−íng theo hµng vµ chuyÓn m¹ch kh«ng gian ngâ ra ®−îc ®Þnh h−íng theo cét. H×nh 19. S¬ ®å tr−êng chuyÓn m¹ch S-T-S C. Nguyªn lý PCM Trong ph©n hÖ giao tiÕp thuª bao thùc hiÖn kÕt cuèi tæng ®µi ®iÖn tö s« víi c¸c m¹ch thuª bao th«ng qua c¸c ®−êng ghÐp kªnh PCM s¬ cÊp E1 theo tiªu chuÈn Ch©u ¢u vµ T1 theo tiªu chuÈn B¾c MÜ – NhËt. Trong ®å ¸n nµy chñ yÕu tr×nh bµy vÒ kü thuËt PCM ¸p dông cho luång E1. 1. Kü thuËt ®iÒu xung m· (Puse Code Modulation) §iÒu chÕ PCM lµ ph−¬ng ph¸p th«ng dông nhÊt chuyÓn ®æi c¸c tÝn hiÖu analog sang digital (vµ ng−îc l¹i) ®Ó cã thÓ vËn chuyÓn qua mét hÖ thèng truyÒn dÉn sè hay c¸c qu¸ tr×nh xö lÝ sè (chuyÓn m¹ch hay l−u tr÷ sè). Sù biÕn ®æi bao gåm ba tiªn tr×nh: LÊy mÉu, l−îng tö ho¸ vµ m· ho¸. Sau ®ã lµ qu¸ tr×nh thø t− ghÐp kªnh TDM cho mét sè c¸c kªnh. Tuy nhiªn PCM kh«ng ph¶i lu«n lµ mét hÖ thèng ®−îc ghÐp kªnh mµ cßn ®−îc dïng trong d¹ng kªnh ®¬n. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 27 §iÒu xung m· PCM ®−îc ®Æc tr−ng bëi 3 qu¸ tr×nh: + LÊy mÉu + L−îng tö ho¸ + M· ho¸ ViÖc lÊy mÉu cã liªn quan tíi qu¸ tr×nh biÕn ®æi c¸c tÝn hiÖu liªn tôc thµnh c¸c tÝn hiÖu rêi r¹c cña tr−êng thêi gian gäi lµ PAM. LÊy mÉu lµ khai triÓn cã chu kú tÝn hiÖu t−¬ng tù ®Ó thu ®−îc c¸c biªn ®é, c¸c t¸c ®éng tøc thêi. Giíi h¹n d−íi cña tÇn sè lÊy mÉu ®−îc x¸c ®Þnh theo ®Þnh lý Nyquist. L−îng tö ho¸ lµ viÖc chuyÓn 1 xung sau khi ®· lÊy mÉu thµnh 1 xung cã biªn ®é b»ng møc l−îng tö gÇn nhÊt. M· ho¸ lµ qu¸ tr×nh thay thÕ mçi møc cè ®Þnh b»ng 1 d·y sè nhÞ ph©n gäi lµ tõ m·.TÊt c¶ c¸c tõ m· ®Òu cã chøa 1 sè nguyªn nhÞ ph©n nhÊt ®Þnh vµ ®−îc truyÒn trong kho¶ng thêi gian gi÷a hai thêi ®iÓm lý mÉu c¹nh nhau, ë kiÓu d÷ liÖu PAM, c¶ CCITT vµ B¾c Mü ®Òu giíi thiÖu vÒ hÖ thèng PCM sö dông tõ m· 8 bit. Trong ®ã bit thø nhÊt lµ ®Ó biÓu diÔn cùc tÝnh cña tÝn hiÖu PAM, 7 bit cßn l¹i dïng ®Ó biÓu diÔn gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu PAM. H×nh 20. §iÒu chÕ xung m·, c¸c khèi chøc n¨ng -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 28 1.1 LÊy mÉu: Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña ®iÒu xung m· PCM lµ qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi c¸c tÝn hiÖu liªn tôc thµnh tÝn hiÖu sè rêi r¹c vµ sau ®ã t¸i t¹o l¹i chóng ®Ó ®−îc nh÷ng tÝn hiÖu ban ®Çu. §Ó tiÕn hµnh c«ng viÖc nµy, c¸c phÇn tö th«ng tin ®−îc lÊy tõ c¸c tÝn hiÖu Analog 1 c¸ch tuÇn tù. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc gäi lµ lÊy mÉu. H×nh 21. Qu¸ tr×nh lÊy mÉu Trong tr−êng hîp lý t−ëng, ®é réng cña xung lÊy mÉu v« cïng nhá, nh−ng trong thùc tÕ, ®é réng c¸c xung, th−êng cã giíi h¹n vµ th−êng nhá h¬n nhiÒu chu kú cña tÝn hiÖu ®−îc lÊy mÉu. Theo ®Þnh lý Nyquist th× tÝn hiÖu F(t) cã b»ng tÇn h¹n chÕ nhê bé läc th«ng thÊp cã thÓ ®Æc tr−ng 1 c¸ch chÝnh x¸c bëi c¸c trÞ sè lÊy mÉu, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trÞ sè lÊy mÉu nµy kh«ng v−ît qu¸ 2 lÇn chu kú cña tÇn sè cao nhÊt cña tÝn hiÖu hay nãi c¸ch kh¸c tÇn sè lÊy mÉu kh«ng ®−îc nhá h¬n 2 lÇn tÇn sè cao nhÊt cña tÝn hiÖu t−¬ng tù. Cã nghÜa lµ : Tsmax= Ta/2=1/(2fn) (Ts)max ®−îc gäi lµ kho¶ng Nyquist vµ lµ kh¶ng thêi gian dµi nhÊt ®Ó lÊy mÉu tÝn hiÖu cã b¨ng tÇn h¹n chÕ chÝnh lµ ®Ó kh« i phôc tÝn hiÖu nh−ng kh«ng bÞ mÐo. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 29 Nªn c¸c ®iÒu kiÖn trªn kh«ng tho¶ m·n th× sÏ sinh ra mÐo, mÐo do chu kú lÊy mÉu lín h¬n kho¶ng Nyquist gäi lµ mÐo xÕp chång cã nghÜa lµ c¸c VD ®Ó lÊy mÉu tiÕng nãi (b¨ng tÇn tiÕng nãi giíi h¹n tõ 0.3 – 3.1 Khz) Ta lÊy tèc ®é lÊy mÉu lµ 8000 lÇn/s th× tÇn sè lÊy mÉu b»ng 2 lÇn tÇn sè cao nhÊt cña b¨ng tÇn h¹n chÕ lµ fa = 4 Khz. Do ®ã bé lÊy mÉu sÏ lÊy mÉu c¸c tÝn hiÖu vµo c¸c thêi ®iÓm c¸ch nhau lµ : τ Δ = 1000*1/8 = 125 sμ Qu¸ tr×nh lÊy mÉu chÝnh lµ ph−¬ng ph¸p ®iÒu biªn vµ cã thÓ ®Æc tr−ng bëi tÝch c¸c tÝn hiÖu vµo F(t) vµ hµm Dirac ( )nTst −δ tÝn hiÖu ®Çu ra cña bé lÊy mÉu lµ tæng cña c¸c tÝch t¹i thêi ® iÓm lÊy mÉu nTs, trong ®ã N = 0 … Tho¶ m·n ph−¬ng tr×nh : f(t) = ( )tf .∑ ( )nTst −δ LÊy mÉu tÝn hiÖu kh«ng nh÷ng lµ nh÷ng b−íc chuÈn bÞ cho l−îng tö ho¸ mµ cßn cho phÐp ghÐp c¸c tÝn hiÖu ®· ®−îc lÊy mÉu theo nguyªn t¾c ghÐp kªnh theo thêi gian. H×nh 22. Phæ cña tÝn hiÖu lÊy mÉu 1.2 L−îng tö ho¸: L−îng tö ho¸ lµ qu¸ tr×nh thay thÕ 1 tÝn hiÖu t−¬ng tù ®· lÊy mÉu b»ng 1 tËp h÷u h¹n c¸c møc biªn ®é, cã nghÜa lµ biÕn ®æi tÝn hiÖu liªn tôc theo thêi -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 30 gian thµnh tÝn hiÖu biªn ®é rêi r¹c. §©y lµ qu¸ tr×nh c¬ b¶n nhÊt cña kü thuËt PCM v× nã cho phÐp chóng ta thay thÕ 1 tÝn hiÖu t−¬ng tù thµnh tÝn hiÖu sè. * ¦u ®iÓm: L−îng tö ho¸ tÝn hiÖu ®· ®−îc lÊy mÉu gi¶m ®−îc ¶nh h−ëng cña hÖ t¹p ©m trong hÖ thèng. L−îng tö ho¸ h¹n chÕ sè l−îng c¸c møc cho phÐp cña tÝn hiÖu ®· lÊy mÉu vµ chuÈn bÞ ®Ó chuyÓn tÝn hiÖu gèc tõ d¹ng t−¬ng tù thµnh d¹ng sè. NÕu sù ph©n biÖt gi÷a c¸c møc l−îng tö lín h¬n so víi sù rèi lo¹n do t¹p ©m g©y ra th× m¸y thu dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−îc møc riªng ®· ph¸t ®i. * Nh−îc ®iÓm: Qua qu¸ tr×nh l−îng tö ho¸ ng−êi ta thÊy r»ng tÝn hiÖu sau khi l−îng tö ho¸ ®· biÕn ®æi ®i rÊt nhiÒu so víi d·y xung ®· lÊy mÉu ban ®Çu. Ta nãi r»ng qu¸ tr×nh l−îng tö ho¸ ®· sinh ra t¹p ©m l−îng tö ho¸. Qua h×nh vÏ trªn cho ta thÊy sè l−îng c¸c møc l−îng tö cho phÐp ( I+) cña bé l−îng tö vµ ®é chªnh lÖch cùc ®¹i gi÷a tÝn hiÖu ®· lÊy mÉu vµ nøc l−îng tö ®ù¬c x¸c ®Þnh bëi c¸c ®Æc tÝnh ho¹t ®éng cña s¬ ®å l−îng tö. Ho¹t -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 31 ®éng nµy ®−îc th«ng qua tû sè gi÷a tÝn hiÖu ®Çu ra vµ c«ng suÊt t¹p ©m l−îng tö. Hay lµ tû sè tÝn hiÖu trªn mÐo (S/D) hoÆc tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m (S/N). Sù chªnh lÖch gi÷a trÞ sè gèc cña xung lÊy mÉu vµ trÞ sè kh«i phôc dùa trªn møc l−îng tö gÇn nhÊt ®−îc gäi lµ c«ng suÊt nhiÔu l−îng tö hay mÐo l−îng tö. * L−îng tö hãa tuyÕn tÝnh ( ®Òu ) Lµ l−îng tö ho¸ cã c¸c møc l−îng tö b»ng nhau. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c møc ®−îc x¸c ®Þnh tõ c¸c møc cùc ®¹i cùc vµ tiÓu cho phÐp (+a,-a) vµ sè l−îng c¸c kho¶ng . Cã nghÜa lµ [Xmax (t) – Xmin (t)] = 2a/p kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c møc ng−ìng lÊy mÉu. C¸c møc ng−ìng Xi , Xi+2 lµ c¸ch ®Òu nhau, ®èi víi l−îng tö tuyÕn tÝnh th× m−c l−îng tö sÏ n»m gi÷a c¸c møc ng−ìng, Tøc lµ (mi + 2) = ((Xi + 2 – Xi )/ 2) khi i lÎ vµ b»ng 1 ®Õn p hay Xp(t) =mi khi nTs <t<(n+1)Ts vµ i lÎ. Ta cã sai sè l−îng tö e(t) ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau : ep(t) = Xp(t) – X(t) Sai sè l−îng tö nµy suÊt hiÖn nh÷ng t¹p ©m nhiÔu ngÉu nhiªn cã c«ng suÊt e(t). Ta gi¶ thiÕt bé l−îng tö tuyÕn tÝnh cã kho¶ng ®éng lµ 2a (tõ –a ®Õn +a). NÕu bé l−îng tö cã cÊu tróc c¸c møc l−îng tö ®Òu p th× kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c møc lµ : A = 2a/Q Hay ⎢ep(t)⎢≤a/p hoÆc ⎢ep(t)⎢≤ /2 §iÒu nµy cã nghÜa lµ sai sè cùc ®¹i cho phÐp x¶y ra t¹i møc ng−ìng quyÕt ®Þnh (xi) vµ biªn ®é b»ng /2 kÓ tõ c¸c møc l−îng tö . NÕu gi¶ thiÕt r»ng tÝn hiÖu vµo lµ ngÉu nhiªn vµ x¸c suÊt cña nã ®−îc x¸c ®Þnh theo ph−¬ng tr×nh f(ep)=P/2a vµ hµm khèi l−îng x¸c suÊt Q(X=mi)= 1/p . Ta cã : X2= ∫x2.f(t)dx nªn suy ra -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 32 e2 = ∫e2 p.P/2a.dep= a2 /3p2 V× = 2a/p nªn ta cã c«ng suÊt t¹p ©m N=e2 = /12 Lo¹i t¹p ©m nµy chØ liªn quan ®Õn kh«i phôc tÝn hiÖu ë m¸y thu vµ lo¹i t¹p ©m thùc tÕ xuÊt hiÖn ë ®Çu ra bé l−îng tö ho¸ , sö dông ph−¬ng ph¸p ngÉu nhiªn rêi r¹c nhËn ®−îc X2 = ∑Xi .Q(x=xi) Ta cã S = ∑mi2 .1/p = ∑xp2 .1/p C¸c møc l−îng tö chØ x¶y ra ë c¸c kho¶ng lÎ /2: mi =i /2 Sè l−îng c¸c møc l−îng tö trong thùc tÕ cã tÝnh c¶ ®Õn møc 0, d−¬ng vµ ©m nªn c«ng suÊt trung b×nh cña tÝn hiÖu trong biÓu thøc trªn ®−îc tÝnh gÊp ®«i sè møc l−îng tö. S=2/p.∑mi2 = 2/p( 2 /4)∑i2=2/p( 2/4).p(p2-1)/6= (p2-1 ) 2/12 Ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc tÝn hiÖu t¹p ©m nh− sau S/N= (p2-1) 2Δ /12.12/ Δ = p2-1 Khi >>1 vµ c¸c møc l−îmg tö ®−îc m· ho¸ thµnh tõ m· b bit th× S/N=20logQ dB= 20log 2b= 6b.dB Khi møc tÝn hiÖu ®Çu ra cè ®Þnh , sè møc l−îng t¶ t¨ng dÇn ®Õn gi¶m mÐo l−îng tö v× sai sè l−îng tö gi÷a trÞ sè mÉu thùc ®Çu vµo vµ trÞ sè t−¬ng tù chØ b»ng hoÆc nhá h¬n mét nöa b−íc t−¬ng tù NÕu c¸c møc l−îng tö xÕp dÆt s¸t nhau vµ t¹p ©m nhiÖt cïng c¸c lo¹i t¹p ©m kh¸c ë dÇu vµo sÏ g©y ra chän nhÇm c¸c møc l−îng tö,cßn nÕu c¸c møc l−îng tö d¨t c¸ch nhau qu¸ xa th× viÖc phôc håi tÝn hiÖu gãc sÏ kh«ng thùc hiÖn d−îc do mÐo l−îng tö qu¸ lín. §Ó kh¾c phôc®iÒu nµy,ta cã thÓ sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p sau: +Sö dông bé l−îng tö tuyÕn tÝnh dÆt sau bé nÐn. Bé nÐn lµ bé khuyÕch ®¹i phi tuyÕn ®èi víi tÝn hiÖu ë ®Çu vµo bé l−îng tö. Nã cã chøc n¨ng chuyÓn ph©n bè tÝn hiÖu d−íi d¹ng Gauss thµnh ph©n bè ®ång ®Òu h¬n. Bé khuyÕch ®¹i phi tuyÕn bï cã dÆc tÝnh gièng nhau nh−ng ng−îc l¹i ®Ó g¹t bá mÐo ®¨ ¸p vµo tÝn hiÖu vµ xuÊt hiÖn sau khi truyÒn dÉn, gi¶i m· vµ kh«i phôc tÝn hiÖu. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 33 +Sö dông bé l−îng tö phi tuyÕn cã b−íc l−îng tö nhá ®èi víi tÝn hiÖu vµo møc thÊp. +Sö dông bé l−îng tö tuyÕn tÝnh cã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c møc quyÕt ®Þnh gi¶m nhá mét c¸ch ®¸ng kÓ b»ng c¸ch t¨ng sè l−îng tö vµ sau ®ã manip c¸c sè nhÞ ph©n ®Ó gi¶m bít sè bÝt cÇn thiÕt. * L−îng tö ho¸ phi tuyÕn (nÐn): NÐn lµ ph−¬ng ph¸p lÊy c¸c møc l−îng tö kh¸c nhau. LuËt l−îng tö logarÝt ®−¬c sö dông trong nÐn vµ d·n, trong ®ã biÕn ®Çu vµo X ®−îc chuyÓn thµnh biÕn Y theo quan hÖ Y=logX vµ quan hÖ ng−îc l¹i d−¬c sö dông khi kh«i phôc biÕn ®Çu vµo t¹i ®Çu ra cña hÖ thèng nhê bé gi·n. Mèi quan hÖ nµy cho phÐp t¨ng c¸c møc trong vïng tÝn hiÖu thÊp vµ më réng b−íc l−îng tö tØ lÖ víi møc t¨ng cña tÝn hiÖu vµo. KÕt qu¶ lµ nÐn biªn ®é tÝn hiÖu tho¹i lµm gi¶m ph¹m vi ®éng vµ t¹o ra tØ lÖ c«ng suÊt tÝn hiÖu trung b×nh- t¹p ©m l−îng tö cao h¬n so víi bé l−îng tö ®Òu ®èi víi tÝn hiÖu vµo Gauss C¸c luËt nÐn th«ng dông lµ: +LuËt nÐn μ Ymax .ln[1+μ(x/xmax)]/ln(1+μ) 0≤x≤xmax Y= Ymax.ln[1-μ(x/xmax)]/ln(1+μ) xmax≤x≤0 Trong ®ã: - xmax lµ ®iÖn ¸p cùc ®¹i cña tÝn hiÖu vµo - μ th−êng lµ tham sè(=100 or =255) - Y lµ tÝn hiÖu ®Çu ra bé nÐn ®i ®Õn bé l−îng tö ®Òu (nã cã trÞ sè cùc ®¹i lµ Ymax) -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 34 LuËt nÐn A Ymax.A(x/xmax)/(1+lnA) 0≤x/xmax≤1/A Y= Ymax.[1+ln(Ax/xmax)]/(1+lnA) 1/A≤x/xmax≤1 A th−êng chän lµ 87,6 xmax lµ ®iÖn ¸p cùc ®¹i cña tÝn hiÖu vµo Y lµ tÝn hiÖu ®Çu ra cña bé nÐn C¶ hai tham sè μ vµ A ®−îc x¸c ®Þnh mét c¸ch chÝnh x¸c ®èi víi ®Æc tÝnh nÐn.TrÞ sè nÐn cña chóng cµng lín th× hiÖu qu¶ cµng cao.ViÖc sö dông c¸c ®ièt ®Ó t¹o ra ®Æc tÝnh nÐn gi·n μ n¶y sinh ra vÊn ®Ò lµ phèi hîp gi÷a ®Æc tÝnh nÐn vµ ®Æc tÝnh gi·n.ë Mü vµ Ch©u ¢u ®· sö dông kü thuËt nÐn-d·n sè nhê viÖcgÇn ®óng ho¸ ®Æc tÝnh logarÝt thµnh c¸c ®−êng gÉy khóc. C¶ hai ph−¬ng ph¸p m· ho¸ vµ ph−¬ng ph¸p nÐn lµ ®ång thêi ®−îc tiÕn hµ nh qua b−íc nÐn sè-sè hoÆc tù m· ho¸ mµ kh«ng thªm nh÷ng m¹ch riªng rÏ kh¸c bëi sö dông tÝnh chÊt tuyÕn tÝnh cña ph−¬ng ph¸p nÐn ®o¹n trong sè 1.3 M∙ ho¸: M· ho¸ lµ qu¸ tr×nh so c¸c gi¸ trÞ rêi r¹c nhËn bëi qu¸ tr×nh l−îng tö ho¸ víi c¸c xung m· . -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 35 Th«ng th−êng c¸c m· nhÞ ph©n d−îc sö dông cho viÖc m· ho¸ lµ c¸c m· nhÞ ph©n tù nhiªn. PhÇn lín c¸c kÝ hiÖu m· so s¸nh c¸c tÝn hiÖu vµo víi ®iÖn ¸p chuyÓn ®Ó ®¸nh gi¸ xem cã c¸c tÝn hiÖu nµo kh«ng. Nh− vËy mét bé chuyÓn ®æi D/A hoÆc bé gi¶i m· lµ cÇn thiÕt cho viÖc t¹o ®iÖn ¸p chuÈn Mét lo¹t c¸c tõ m· xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh m· ho¸ ®¬n gi¶n nµy b©y giê ®· thay thÕ cho tÝn hiÖu t−¬ng tù. tÝn hiÖu nµy cã thÓ truyÒn trùc tiÕp hoÆc ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu chÕ sãng mang. 2. S¬ l−îc hÖ thèng PCM 24 HÖ thèng PCM cÊp 1, thiÕt bÞ ghÐp kªnh PCM 24 ho¹t ®éng víi tèc ®é 1.544 Mb/s. Sö dông m· ho¸ luËt μ gåm 15 ®o¹n vµ μ =255. Ta t×m hiÓu tæ chøc khung cña PCM 24. Tèc ®é cña hÖ thèng lµ 8000*12*8 = 1544 Kbit/s ± 50* 610− . V× 24 kªnh riªng biÖt ®−îc kÕt hîp trong kho¶ng mét khung vµ mçi kªnh ®Òu ®−îc lÊy mÉu l−îng tö ho¸ ®Ó t¹o ra tõ m· 8 bÝt tin ®−îc ghÐp thµnh côm 8bit .NÕu do mét lçi truyÒn dÉn mµ ®ång bé khung ®ét nhiªn bÞ mÊt th× m¹ch ph¸t hiÖn ph¶i thùc hiÖn hai b−íc : -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 36 Khi ph¸t hiÖn mÊt ®ång bé tõ m· ®ång bé khung ®−îc kiÓm tra, nÕu sau nhiÒu lÇn thö liªn tiÕp mµ thiÕt bÞ kh«ng x¸c nhËn ®−îc sù cã mÆt cña tõ m· th× m¹ch thay ®æi tõ chÕ ®é kho¸ sang chÕ ®é t×m kiÕm. Sau mét sè lÇn thö kh«ng thµnh ®Ó t×m d·y chÝnh x¸c cña tõ m· th× c¸c m¹ch nµy ph¸t c¶nh b¸o mÊt ®ång bé khung V× hiÖn t−îng pháng t¹o mÉu ®ång bé khung tõ tõ sè liÖu ngÉu nhiªn dÉn vµo cã thÓ nhiÒu khi t¸i t¹o ®ång bé nªn thùc tÕ ph¶i t¹o ra tõ m· ®ßng bé cã x¸c xuÊt pháng t¹o nµy rÊt nhá. Tõ m· ®ång bé khung cµng dµi th× sù trïng lÆp bëi sè liÖu ngÉu nhiªn rÊt bÐ, nh−ng tõ m· nµy cµng dµi th× sù t¸i lËp ®ång bé khung ®−îc x©y dùng ®Ó cã dung sai cho lçi truyÒn dÉn cao vµ kh«ng qu¸ dµi Mét trong nh÷ng cÊu tróc nh− vËy lµ 1110010. BÝt ®Çu tiªn cña mét khung kh«ng ®ñ ph¸t hiÖn mÊt ®ång bé hoÆc ph¸t hiÖn sù lÆp ®ång bé do tÝn hiÖu sè ngÉu nhiªn trong luång sè liÖu tin. §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nµy, tõ m· ®ång bé khung ®−îc cÊu tróc bëi bëi bÝt ®Çu tiªn cña mçi khung nhÊt ®Þnh Sè l−îng khung Ên ®Þnh nµy gäi lµ ®a khung ViÖc t¹o lËp cÊu tróc ®ång bé ®a khung còng lµm n¶y sinh vÊn ®Ò riªng cña nã khi x¶y ra mÊt ®ång bé khung, bëi v× khi ®è mÊt c¶ lu«n ®ång bé ®a khung. §Ó phèi hîp tõ m· ®ång bé khung vµ tõ m· ®ång bé ®a khung mµ vÉn gi÷ nguyªn ®iÒu kiÖn chØ bÝt ®Çu tiªn cña khung bÊt kú ®−îc sö dông cho ®ång bé, nghÜa lµ c¸c bÝt cña hai lo¹i ®ång bé ®Æt xen kÏ gi÷a c¸c khung kÕ tiÕp nhau. §iÒu nµy ®−îc tr×nh bµy ë phÇn cÊu tróc khung trong ®ã tõ m· ®ång bé khung lµ 101010 ®Æt trong c¸c khung lÎ vµ tõ m· ®ång bé ®a khung lµ 00111S ®Æt ë c¸c khung ch½n trong cÊu tróc ®a khung, S th−êng lµ logic 0 vµ chØ chuyÓn thµnh 1 khi chØ thÞ c¶nh b¸o cho ®Çu cuèi ë xa. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 37 phÇn II: ThiÕt kÕ -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 38 Ch−¬ng I: ThiÕt kÕ bé ®Þnh thêi ph¸t I. S¬ ®å khèi toµn m¹ch bé ®Þnh thêi ph¸t. II. Yªu cÇu kÜ thuËt. NhiÖm vô cña c¸c khèi: T¹o xung ®Þnh thêi ®èi víi tõng bit, tõng khe, tõng khung tho¶ m·n: * Thêi gian tån t¹i cña 1 khung: tF = 125 sμ * Mçi khung chia thµnh 193 bit. Thêi gian cña 1 bit lµ tb = 648 ns * Mçi khe cã 8 bit, thêi gian cña mçi khe lµ tS = 648 x 8 = 5.18 sμ Bé chia 2n Bé t¹o dao ®éng f= 1.544 MHz Gi¶i m· 12 xung khung Gi¶i m· 24 xung khe Gi¶i m· 8 xung bit T¹o bit F Bé chia 2n Bé chia 2n . . . . . . . . . P0 P1 P7 T0 T2 T23 F0 F1 F11 bF -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 39 VËy mét khung cã 24 khe thêi gian ( 24TS) vµ mét bit chÌn (bit F). Mét ®a khung (MF) gåm cã 12 khung (12F), thêi gian cña mét MF: tMF = 12 x 125 = 1.5 ms => Bé ®Þnh thêi cã nhiÖm vô t¹o ra - 8 xung bit ( - 24 xung khe - 12 xung khung - Mét xung bit chÌn cã ®é réng b»ng 1 xung bit cã chu k× 125 sμ III. ThiÕt kÕ. 1. Khèi t¹o dao ®éng: NhiÖm vô cña khèi t¹o dao ®éng lµ t¹o xung c¬ së CLK chuÈn. Tõ xung chuÈn nµy qua bé ®Õm chia tÇn ®Ó t¹o ra c¸c d·y xung cã tÇn sè kh¸c nhau. XuÊt ph¸t tõ yªu cÇu t¹o xung bit cã tb = 648 ns = TCLK nªn bé dao ®éng cã nhiÖm vô t¹o ra xung cã MHz T f CLK CLK 544.1 1 == . V× tÇn sè CLK vµo cì MHz nªn khi thiÕt kÕ ta ph¶i chó ý ®Õn ®é æn ®Þnh cña tÇn sè. §Ó æn ®Þnh tÇn sè ta ph¶i æn ®Þnh c¸c thiÕt bÞ. Dïng nguån mét chiÒu riªng cho bé dao ®éng, ®ång thêi ¸p dông c¸c biÖ ph¸p æn ®Þnh cho nguån vµ æn ®Þnh nhiÖt ®é. Víi sai sè cho phÐp lµ ns ta kh«ng thÓ dïng c¸c m¹ch t¹o dao ®éng R-L-C mµ ph¶i dïng c¸c m¹ch dao ®éng dïng th¹ch anh. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 40 M¹ch cã cæng NAND A vµ cæng NAND B m¾c theo kiÓu Triger-Smith. Cæng NAND C vµ cæng NAND D lµ m¹ch khuÕch ®¹i söa xung t¹o ra c¸c xung vu«ng. Ta dïng th¹ch anh cã tÇn sè 3.088 MHz sau ®ã dïng Triger D 7474 ®Ó chia ®«i tÇn sè nµy b»ng c¸ch nèi D vµ Qn, ë ®Çu ra cña Q ta nhËn ®−îc f = 1.544 MHz. Bèn cæng NAND trong s¬ ®å ®Òu ®−îc tÝch hîp trong IC 74LS00. 2. Khèi t¹o xung bit. NhiÖm vô cña khèi t¹o xung bit (®Þnh thêi bit) lµ t¹o c¸c xung cã ®é réng t = 648ns. Trong mét khe cã 8 bit do ®ã ta ph¶i thiÕt lËp bé ®Õm 8. Ta dïng IC 74LS163 cã 4 ®Çu ra QA, QB, QC, QD t¹o d·y xung cã tÇn sè lÇn l−ît lµ fCLK/21, fCLK/22, fCLK/23, fCLK/24 . Bèn ®Çu vµo D0, D1, D2, D3 nèi ®Êt ®Ó thùc hiÖn viÖc ®Õm b¾t ®Çu tõ 0. * S¬ ®å nguyªn lý: D03 Q0 14 D14 Q1 13 D25 Q2 12 D36 Q3 11 RCO 15 ENP7 ENT10 CLK2 LOAD9 MR1 74LS163 Vcc A1 B2 C3 E16 E24 E35 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 74LS138 Vcc DK 1.544MHz P0 P7 * Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch: §Ó IC 74LS163 ho¹t ®éng th× ch©n 7 (ENP) vµ ch©n 10 (ENT) ë møc cao (+5V) nªn ta sÏ ®iÒu khiÓn hai ch©n nµy ®Ó thùc hiÖn ®Þnh thêi cho bit chÌn vµ cho bé ®Õm ho¹t ®éng. Ch©n 1 (MR_CLR) lµ ch©n xo¸ tÝch cùc ë møc thÊp -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 41 (0V). Ch©n sè 9 (LOAD), nÕu ë møc cao th× cho phÐp bé ®Õm ®Õm liªn tôc, nÕu ë møc thÊp ®−a bé ®Õm vÒ 0. Ta dïng 3 ®Çu ra QA, QB, QC cña IC 74LS163 ®−a vµo bé gi¶i m· IC 74LS138. Trªn gi¶n ®å thêi gian ta cã: Τb = TCLK =1/1.544=648ns - IC 74LS163: C¸c ch©n 3,4,5,6 nèi víi ®Êt ®Ó cho bé ®Õm b¾t ®Çu ®Õm tõ 0. Ch©n 7, 10 ®−îc nèi víi ch©n ®iÒu khiÓn (DK) cña bé ®Þnh thêi chÌn bit F, nh»m cho phÐp hoÆc ng¨n kh«ng cho ho¹t ®éng vµ gi÷ nguyªn tr¹ng th¸i cña ®Çu ra khi cã xung ®Çu vµo t¸c ®éng. - IC 74LS138: ë chu kú cña xung thø nhÊt th× P0=0 cßn l¹i =1, ë chu kú cña xung thø t¸m P7 =0 cßn l¹i =1. Tøc trong mçi chu kú xung ®Çu vµo 74LS163 th× chØ cã 1 ch©n cña 74LS138 ë møc logic 0. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 42 3. Khèi t¹o xung ®Þnh thêi khe: NhiÖm vô cña khèi t¹o xung ®Þnh thêi khe lµ t¹o ra c¸c xung cã ®é réng b»ng ®é réng cña 1 khe thêi gian: tkhe = 8* 648ns = 5.18 μ s. Mçi khung thêi gian cã 193 bit ®−îc chia thµnh 24 khe vµ 1 bit chÌn do ®ã ta thiÕt lËp bé ®Õm 24. §Ó t¹o bé ®Õm 24 ta cÇn cã bé gi¶i m· cã sè ®Çu vµo n≥log2 24, vËy sè ®Çu vµo lµ n = 5. §Ó thùc hiÖn nhiÖm vô nµy ta cã s¬ ®å m¹ch sau: -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 43 D03 Q0 14 D14 Q1 13 D25 Q2 12 D36 Q3 11 RCO 15 ENP7 ENT10 CLK2 LOAD9 MR1 U3 74LS163 A23 B22 C21 D20 E118 E219 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 13 12 14 13 15 14 16 15 17 U4 74154 D2 Q 5 CLK3 Q 6 S 4 R 1 U5:A 74LS74 A1 B2 C3 E16 E24 E35 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 U6 74LS138 U7 AND dinh thoi 24 khe DK 1.544MHz Bit 193 T0 T15 T16 T23 Sau khi ®· hÕt thêi gian t«n t¹i cña 192 bit th× ®−a ra tÝn hiÖu bit 193 ®Ó kÝch ho¹t bé ®Þnh thêi bit F vµ ®ång thêi xo¸ toµn bé bé ®Õm vÒ kh«ng ®Ó b¾t ®Çu chu k× cña khung míi. IC 74LS74 cã hai ch©n 4 vµ 1 nèi víi d−¬ng nguån ®Ó ®Æt tr¹ng th¸i ban ®Çu cã Q=0 vµ /Q=1, khi ®ã IC74154 ho¹t ®éng vµ ng¨n IC 74LS138 kh«ng ®−îc ho¹t ®éng. IC 74LS138 chØ ho¹t ®éng khi ®· hÕt chu kú tån t¹i cña khe thêi gian thø 16 vµ b¾t ®Çu cña khe thø 17 v× 74LS74 lËt tr¹ng th¸ikhi ®ã. Khi cã s−ên d−¬ng vµo ch©n sè 2 (CLK) cña 74LS163 th× nã thùc hiÖn t¨ng gi¸ trÞ lªn 1 ®¬n vÞ. Do ch©n sè 2 ®−îc nèi víi ch©n P7 cña bé ®Þnh thêi bit vËy khi ®ã cã s−ên d−¬ng còng lµ khi hÕt thêi gian tån t¹i cña bit thø 8 trong mét khe thêi gian. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 44 T¹i thêi ®iÓm cña mét khe chØ duy nhÊt 1 tÝn hiÖu ra t¹i c¸c ch©n (®−îc kÝ hiÖu tõ T0 -> T23) cã møc logic 0 cßn l¹i cã møc logic 1 ë tÊt c¶ c¸c ch©n cßn l¹i. Ch©n 7, 10 cña 74LS163 ®−îc nèi víi ch©n ®iªu khiÓn (DK) cña bé ®Þnh thêi chÌn bit F, nh»m cho phÐp hoÆc ng¨n kh«ng cho ho¹t ®éng vµ gi÷ nguyªn tr¹ng th¸I cña ®Çu ra khi cã xung ®Çu vµo t¸c ®éng. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 45 4. Khèi t¹o xung ®Þnh thêi khung. NhiÖm vô cña khèi t¹o xung ®Þnh thêi khung lµ t¹o ra c¸c xung cã ®é réng b»ng ®é réng mét khung thêi gian: tkhung = 125 μ s víi chu k× 1.5ms. Mçi ®a khung cã 12 khung do ®ã ph¶i thiÕt kÕ bé ®Õm 12. Mét khung bao gåm 24 khe vµ 1 bit chÌn, nÕu ta quan niÖm bit chÌn lµ bit 0 th× ®Õn bit 193 lµ tr¹ng th¸i cuèi cïng cña khe 24 trong 1 khung, nhËn d¹ng tr¹ng th¸i 193 ta sÏ cã d·y xung víi chu k× T193 = 125 μ s qua bé ®Õm 12( chia tÇn) ®Ó gi¶i m· xung ®Þnh thêi khung. Ta cã s¬ ®å nguyªn lý nh− sau: -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 46 D03 Q0 14 D14 Q1 13 D25 Q2 12 D36 Q3 11 RCO 15 ENP7 ENT10 CLK2 LOAD9 MR1 U13 74LS163 A23 B22 C21 D20 E118 E219 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 13 12 14 13 15 14 16 15 17 U14 74154 dinh thoi 12 khung DK R23_CLK F0 F11 * Nguyªn lý ho¹t ®éng: Ch©n sè 2 cña 74LS163 ®−îc kÝch thÝch bëi tÝn hiÖu ra cña R23 cña bé ®Þnh thêi khe, khi hÕt thêi gian tån t¹i cña khe th× cã s−ên d−¬ng t¸c ®éng dÉn tíi bé ®Õm t¨ng lªn 1 ®¬n vÞ. T¹i thêi ®iÓm tån t¹i cña mét khung th× chØ cã mét ch©n trong sè c¸c ch©n ra (F0-> F11) cã møc logic 0, c¸c ch©n cßn l¹i cã møc logic 1. HÕt thêi gian tån t¹i cña khung thø 12 (F11) th× ch©n sè 9 cña 74LS163 ®−îc kÝch thÝch bëi xung ©m nªn nã sÏ xo¸ bé ®Õm vÒ 0, ®Ó b¾t ®Çu 1 chu k× míi cña ®a khung míi. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 47 5. T¹o bit chÌn: Vcc D12 Q 9 CLK11 Q 8 S 10 R 13 U5:B 74LS74 J4 Q 15 CLK1 K16 Q 14 S 2 R 3 U9:A 7476 Vcc U10 AND U11 AND 1 2 U12:A 7404 tao bit chen 1.544MHz Bit 193 DK Bit F *Nguyªn lý ho¹t ®éng: Tr¹ng th¸i ban ®Çu cña hai Triger Q=0, /Q=1. Bit 193 b»ng 0 trong kho¶ng thêi gian tån t¹i cña khe 24 trong khung. Khi ch−a tíi thêi gian cña khe 24 th× logic cña bit 193 =1, NAND =1 vµ AND =1. Sau ®ã 1 chu kú ®ång hå th× 74LS74 lËt tr¹ng th¸i Q=1, /Q=0, NAND = 0 khiÕn cho 74LS76 lËt tr¹ng th¸i Q =1, /Q=0 dÉn tíi AND =0 ng¨n kh«ng cho CLK t¸c ®éng vµo 74LS74. Trong thêi gian tån t¹i cña khe 24 th× bit 193 =0 dÉn tíi NAND =1, hÕt thêi gian tån t¹i cña khe 24 th× bit 193 =1 vµ NAND =1, hÕt thêi gian tån t¹i cña khe 24 th× bit 193 =1 vµ NAND =1 khi ®ã 74LS74 lËt tr¹ng th¸i DK=0 ®Ó ng¨n tÊt c¶ bé ®Õm ho¹t ®éng vµ bit F=1 ®Ó kÝch thÝch cho bé chÌn tÝn hiÖu ®ång bé khung vµ ®a khung ho¹t ®éng. Tr¹ng th¸i Q=0, /Q=1 chØ tån t¹i trong kho¶ng thêi gian cña 1 chu kú thêi gian tån t¹i t=648 sμ . Khi 74LS74 tõ tr¹ng th¸i Q=0, /Q=1 vÒ tr¹ng th¸i Q=1, /Q=0 th× b¾t ®Çu mét khung míi. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 48 Ch−¬ng II: Bé ghÐp kªnh I. Yªu cÇu kÜ thuËt. Gi¶ sö trong 24 kªnh th«ng tin th× cã mét kªnh sè liÖu n»m ë khe thêi gian thø 10 cña tÊt c¶ c¸c khung. TÝn hiÖu ph¶i cã tèc ®ä lµ 1.544Mb/s. Bé ghÐp kªnh cã nhiÖm vô ghÐp m· ®ång bé ®a khung, m· ®ång bé khung, bit b¸o hiÖu A, B. TÝn hiÖu sè liÖu vµ tÝn hiÖu tho¹i vµ c¸c khe II. S¬ ®å khèi vµ nguyªn lý ho¹t ®éng C¸c tõ m· ®ång bé khung, ®a khung vµ b¸o hiÖu ®−îc ghÐp ®óng vµo khe, khe, bit nhê c¸c m¹ch tæ h¬p. TÝn hiÖu sè liÖu vµ tÝn hiÖu tho¹i thùc hiÖn ®¶o bit theo quy luËt råi ®−îc ®−a ®Õn m¹ch vµo ®óng bit, khe, khung ®· ®Þnh. §Çu ra cña luång sè lµ luång cã tèc ®é 1.544Mb/s nh− khuyÕn nghÞ cña CCITT. 1. M¹ch ghÐp tõ m· ®ång bé ®a khung. Tõ m· ®ång bé ®a khung cã 6 bit, ®−îc ghÐp vµo vÞ trÝ cña 6 bit F ®Çu tiªn cña c¸c khung ch½n, c¸c bit nµy t¹o thµnh tõ m· ®ång bé khung 00111S (bit S = 0 ®ång bé vµ kh«ng c¶nh b¸o, bit S = 1 kh«ng ®ång bé vµ cã c¶nh b¸o). ë bªn bé ghÐp kªnh th× S =0 ®−îc ghÐp vµo. Ta cã s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ghÐp tõ m· ®ång bé ®a khung. Tho¹i §ång bé khung FSYN Sè liÖu B¸o hiÖu cho c¸c kªnh Bé ghÐp §ång bé ®a khung MFSYN 1.544m -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 49 AND NAND 13 12 7404AND_3 AND NAND 11 10 7404 AND_3 T0 T2 T10 T4 T6 T8 bit F 2 3 1 74LS125 5 6 4 74LS125 1.544mhz 1 2 1 2 1 * Nguyªn lý ho¹t ®éng: T¹i mét thêi ®iÓm th× chØ cã duy nhÊt mét cæng NAND cã ®Çu ra = 0 ®Ó cho phÐp chÌn bit F cã gi¸ trÞ t−¬ng øng vµ vµo vÞ trÝ nhÊt ®Þnh. Gi¶ sö t¹i khung cã T0 = 0 ®Çu ra AND_3 = 1. Khi ch−a tíi thêi ®iÓm chÌn bit F th× bit F = 0 dÉn tíi ®Çu AND1 = 0 vµ NAND1 = 0, NAND 2 = 1 ng¨n kh«ng cho IC 74LS125 ho¹t ®éng (bit F ch−a ®−îc chÌn). Khi bit F = 1, NAND1 = 0 cho phÐp chÌn bit F cã møc logic =0, NAND2 = 1 ng¨n kh«ng cho IC 74LS125 ho¹t ®éng. Cø nh− vËy tÊt c¶ c¸c bit F cña tõ m· ®ång bé ®a khung ®−îc chÌn vµo. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 50 2. M¹ch ghÐp tÝn hiÖu ®ång bé khung. Tõ m· ®ång bé khung cã 6 bit, ®−îc ghÐp vµo vÞ trÝ cña 6 bit F ®Çu tiªn cña c¸c khung lÎ, c¸c bit nµy t¹o thµnh tõ m· ®ång bé khung 101010. * S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ghÐp tÝn hiÖu ®ång bé khung: AND NAND 13 12 7404AND_3 AND NAND 11 10 7404 AND_3 T1 T5 T9 T3 T7 T11 bit F 2 3 1 74LS125 5 6 4 74LS125 1.544mhz 1 2 1 2 1 * Nguyªn lý ho¹t ®éng: T¹i mét thêi ®iÓm th× chØ cã duy nhÊt mét cæng NAND cã ®Çu ra =0 ®Ó cho phÐp chÌn bit F cã gi¸ trÞ t−¬ng øng vµo vÞ trÝ nhÊt ®Þnh. Gi¶ sö t¹i khung cã T1 = 0 ®Çu ra AND_31 = 0, AND_3 = 1. Khi ch−a tíi thêi ®iÓm chÌn bit F th× bit F = 0 dÉn tíi ®Çu AND1 = 0 vµ NAND1 = 1, NAND2 =1 ng¨n kh«ng cho IC 74LS125 ho¹t ®éng (bit F ch−a ®−îc chÌn). Khi bit F =1, NAND1 = 0 cho phÐp chÌn bit F cã møc logic = 0, NAND2 = 1 ng¨n kh«ng cho IC 74LS125 ho¹t ®éng. Cø nh− vËy tÊt c¶ c¸c bit F cña tõ m· ®ång bé ®a khung ®−îc chÌn vµo. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 51 3. M¹ch ghÐp sè liÖu. Nh− nhiÖm vô ban ®Çu cña m¹ch ghÐp kªnh lµ ghÐp sè liÖu vµo khe thêi gian thø 10 cña tÊt c¶ c¸c kªnh. Tèc ®é d÷ liÖu ban ®Çu khi ch−a ghÐp lµ 64Kb/s. §Ó chuyÓn ®æi tõ 64Kb/s sang 1.544Mb/s vµ ghÐp sè liÖu vµo khe thêi gian Tn bÊt kú, ta sö dông IC 74LS164 cho hai qu¸ tr×nh sau: - Ghi sè liÖu vµo bé ghi dÞch víi tèc ®é 64Kb/s, lóc nµy vi m¹ch nhËn xung nhÞp lµ 64KHz, thêi gian ghi sè liÖu n»m ngoµi kho¶ng thêi gian cña khe thø Tn - §äc sè liÖu tõ ®Çu ra cña bé ghi dÞch víi tèc ®é 1.544Mb/s. Lóc nµy m¹ch nhËn xung nhÞp lµ 1.544MHz, thêi gian n»m trong kho¶ng thêi gian cña khe Tn. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 52 * S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ghÐp sè liÖu qap qbp qcp SRG8R C1/-> & 1D 1 3 2 4 5 6 10 8 11 12 9 13 U7 74LS164 X04 X13 X22 X31 X415 X514 X613 X712 A11 B10 C9 E7 Y 5 Y 6 74151 2 3 1 74HC125 1 2 7404 OR 5 6 4 74HC125 9 8 10 74HC125 3 4 74 04 OR 12 11 13 74HC125 P7 T5 BIT A P7 T11 BIT B S10 64KB_DATA 2 3 1 74HC125 CLK 64KHZ 1.544MHz NAND NAND 5 6 7404 U11 AND 1.544M_DATA * Nguyªn lý ho¹t ®éng: Khi ch−a tíi kho¶ng thêi gian tån t¹i cña khe thêi gian S10 (s10 cã møc logic lµ 1) th× ®Çu ra cña NAND1 thay ®æi theo tÝn hiÖu CLK 64KHz, NAND2 lu«n b»ng mét xung b»ng mét xung vµo ch©n 8 (CLK) cña IC 74LS164 víi tÇn sè 64KHz, khi ®ã thùc hiÖn qu¸ tr×nh ghi sè liÖu vµ thanh ghi dÞch víi tèc ®é 64Kb/s vµ cÊm kh«ng cho IC 74LS125 (1) ho¹t ®éng. Khi S10 ë møc logic 0 th× ng−îc l¹i, xung vµo ch©n 8 (CLK) víi tÇn sè 1.544MHz, cho 74LS125 (1) ho¹t ®éng vµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®äc d÷ liÖu tõ thanh ghi dÞch víi tèc ®é 1.544Mb/s. Do tÝn hiÖu b¸o hiÖu bit A vµ bit B ®−îc ghÐp vµo c¸c bit thø 8 cña tÊt c¶ c¸c khe trong khung T5 vµ T11. Do ®ã khi thùc hiÖn ®äc sè liÖu tõ thanh ghi dÞch ra víi tèc ®é 1.544Mb/s ta cÇn ghÐp c¸c bit A,B vµo ®óng vÞ trÝ ®Þnh s½n. Gi¶ sö t¹i thêi ®iÓm c¸c bit P7 cña khung T5 th× P7 vµ T5 cïng cã møc logic 0 cßn l¹i c¸c Pi vµ Ti ®Òu cã møc logic 1 nªn 74LS125(2), 74LS125(5) bÞ cÊm kh«ng ho¹t ®éng. Cßn l¹i IC 74LS125 (3), IC 74LS125 (4) ho¹t ®éng vµ tÝn hiÖu bit A ®−îc ghÐp vµo dßng sè liÖu -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 53 T¹i thêi ®iÓm cña c¸c bit P7 cña khung T11 th× P7 vµ T11 cïng cã møc logic 0 cßn l¹i c¸c Pi vµ Ti ®Òu cã møc logic 1 th× 74LS125 (3) vµ 74LS125(4) bÞ cÊm kh«ng ho¹t ®éng, trong khi ®ã 74LS125 (2) vµ 74LS125(5) bÞ cÊm kh«ng ho¹t ®éng. 74LS125(2), 74LS125(4) ho¹t ®éng vµ c¸c bit A vµ B kh«ng ®−îc chÌn vµo. 4. M¹ch ghÐp tÝn hiÖu tho¹i. B×nh th−êng tÝn hiÖu tho¹i ®−îc ®−a qua bé m· ho¸ 8 bit nhÞ ph©n t−¬ng øng víi mét tõ m· nhê bé CODEC. TÝn hiÖu sau khi qua bé CODEC lµ c¸c tÝn hiÖu song song. §Ó ®−a lªn ®−êng truyÒn cÇn chuyÓn tõ song song sang nèi tiÕp nhê IC 74LS151. * S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ghÐp tÝn hiÖu tho¹i: -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 54 1 2 3 4 5 6 7 8 LUONG THOAI THU I SIL-156-08 D03 Q0 2 D14 Q1 5 D27 Q2 6 D38 Q3 9 D413 Q4 12 D514 Q5 15 D617 Q6 16 D718 Q7 19 OE1 LE11 U1 74ALS373 X04 X13 X22 X31 X415 X514 X613 X712 A11 B10 C9 E7 Y 5 Y 6 U2 74S151 2 3 1 74HC125 1 2 7404 OR 5 6 4 74HC125 9 8 10 74HC125 3 4 74 04 OR 12 11 13 74HC125 P7 T5 BIT A P7 T11 BIT B Si QAP QBP QCP Si 1.544Mb/s * Nguyªn lý ho¹t ®éng: Gi¶ sö t¹i thêi ®iÓm c¸c bit P7 cña khung T5 th× P7 vµ T5 cïng cã møc logic 0 cßn l¹i c¸c Pi vµ Ti ®Òu cã møc logic 1 ta sÏ thÊy IC74LS125(2), 74LS125(5) bÞ cÊm kh«ng ho¹t ®éng. Trong khi ®ã 74LS125(3), 74LS125(4) ho¹t ®éng vµ tÝn hiÖu A ®−îc ghÐp vµo dßng sè liÖu. T¹i thêi ®iÓm c¸c bit P7 cña khung T11 th× P7 vµ T11 cïng cã møc logic 0 cßn l¹i c¸c Pi vµ Ti ®Òu cã møc logic 1 nªn ta sÏ thÊy 74LS125 (3), 74LS125(4) bÞ cÊm kh«ng ho¹t ®éng cßn c¸c IC 74LS125(2) vµ 74LS125(5) ho¹t ®éng vµ tÝn hiÖu bit B ®−îc ghÐp vµo dßng sè liÖu. NÕu kh«ng th× vµo 2 tr−êng hîp trªn th× 74LS125(3), 74LS125(5) bÞ cÊm kh«ng ho¹t ®éng. 74LS125(2), 74LS125(4) ho¹t ®éng vµ c¸c bit A vµ bit B kh«ng ®−îc chÌn vµo. Trong kho¶ng thêi gian tÝch cùc cña khe thêi gian Si th× tÝn hiÖu ®−îc ®−a tõ CODEC sang IC 74LS151 th«ng qua IC chèt 74LS373, t¹i IC 74LS151 thùc hiÖn viÖc chuyÓn tõ dßng d÷ liÖu song song sang nèi tiÕp. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®äc ®−îc lÊy ra tõ bé ®Õm cña bé ®Þnh thêi bit. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 55 ============ Ch−¬ng iii: T¹o m· AMI I. Yªu cÇu kÜ thuËt AMI (Anternate Nark Inversion) lµ m· ®¶o dÊu lu©n phiªn dïng cho hÖ thèng Ýt kªnh. B»ng c¸c m· ho¸ tÝn hiÖu nhÞ ph©n ®¬n cùc thµnh 1 m· cã 1 sè møc tr−íc khi truyÒn dÉn, nã cã thÓ lo¹i bá ®−îc thµnh phÇn 1 chiÒu vµ gi¶m ®−îc c¸c thµnh phÇn tÇn thÊp cña tÝn hiÖu ®· m· ho¸ ViÖc m· ho¸ nµy kh«ng më réng b¨ng tÇn truyÒn dÉn cÇn thiÕt khi sö dông biÕn ®æi m· nhi ph©n thµnh m· M møc. M· 3 møc cßn gäi lµ m· tam ph©n, trong møc gi÷a cña tÝn hiÖu ®−îc øng dông réng r·i lµ ®iÖn ¸p kh«ng. V× møc ®iÖn ¸p kh«ng kh«ng ph¶i lµ 1 møc logic thùc nªn m· ®−îc gäi lµ “gi¶ tam ph©n”. C¸c bé m· cã thÓ dÔ dµng t¹o ra c¸c ®iÖn ¸p ®Çu ra c©n b»ng +A vµ -A vµ møc ®iÖn ¸p 0, t−¬ng øng víi møc ®Êt cña hÖ thèng. Ng−êi ta gäi m· tam ph©n nµy lµ m· ®¶o dÊu lu©n phiªn AMI , hay m· l−ìng cùc. D·y m· thu d−îc b»ng c¸ch khi kh«ng cã xung th× m· lµ sè 0 , cßn khi xuÊt hiÖn ‘1’ trong c¸c tÝn hiÖu nhÞ ph©n th× nã lÊy c¸c xung ©m vµ xung d−¬ng lu©n phiªn, sù lu©n phiªn nµy bÊt chÊp con ‘0’ gi÷a chóng Mét ®Æc ®iÓm quan träng cña m· nµy lµ : MËt ®é phæ cùc ®¹i ë 1/2 tèc ®é bit vµ mËt ®é phæ nhá nhÊt ë c¸c tÇn sè thÊp. Tuy nhiªn sù biÕn ®æi m· kh«ng lµm gi¶m sù chªnh lÖch gi÷a bÝt “0” vµ bit ‘1’ trong tõ m· . -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 56 Mét vÊn ®Ò quan träng lµ thiÕt kÕ ®−îc lo¹i m· ®−êng truyÒn mµ trong d·y bÝt cã tæng c¸c bit 1 vµ bit 0 b»ng nhau. Khi ®ã 1 lçi sinh ra trong hÖ thèng ®−êng d©y truyÒn dÉn do t¹p ©m xung hoÆc xuyªn ©m nã sÏ lµ nguyªn nh©n g©y ra sù bá sãt mét xung hoÆc thªm vµo 1 xung. Trong c¶ 2 tr−êng hîp trªn nã sÏ xuÊt hiÖn 2 xung cã cïng cùc tÝnh víi thiÕt bÞ ®ã thÝch hîp cã thÓ dÔ dµng ph¸t hiÖn ®−îc lçi . §iÒu kiÖn nµy ng−êi ta th−êng gäi lµ vi ph¹m luËt l−ìng cùc vµ ®ã lµ −u viÖt cña m· AMI. II. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch t¹o m∙ AMI *Ta cã s¬ ®å nguyªn lý m¹ch t¹o m∙ AMI. J14 Q 12 CLK1 K3 Q 13R 2 U1:A 7473 D2 Q 5 CLK3 Q 6 S 4 R 1 U2:A 7474 BIN CLK 1 2 3 U3:A 74LS08 4 5 6 U3:B 74LS08 9 10 8 U3:C 74LS08 12 13 11 U3:D 74LS08 CLK R1 10R R2 10R R3 10R R4 10R Q1 NPN Q2 PNP AMI +5V -5V * Nguyªn lý ho¹t ®éng: TÝn hiÖu CLK cÊp cho m¹ch b»ng 1.544MHz. Gi¶ sö kh× ®Çu vµo cña d·y bÝt BIN cã møc logic 0. Khi ®ã, IC74ls74 cã Q=0, /Q=1 vµ ic74ls73 cã Q=1, /Q=0, th× ®Çu ra cña c¸c cæng AND (ic74ls08) = 0 dÉn tíi Q1 vµ Q2 cïng ko¸ AMI = 0. Bit tiÕp theop lµ cã møc logic 1. IC74ls74 cã Q=1, /Q=0, IC74ls73 Q=1, /Q=0, U4A =1, U5B lu«n = 0 dÉn tíi Q2 lu«n kho¸, U4B = 1 trong nöa chu kú d−¬ng cña xung CLK suy ra AMI=1 trong 1/2 chu kú d−¬ng cña CLK. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 57 Bit tiÕp theo lµ cã møc logic 1. IC 74ls74 cã Q=1, /Q=0, IC 74ls73 Q=0, /Q=1, U4A vµ U4A lu«n =0 dÉn tíi Q1 lu«n kho¸, U5B=1trong nöa chu kú d−¬ng cña xung CLK suy ra AMI = -1 trong 1/2chu kú d−¬ng cña CLK. BÝt tiÕp theo cã møc logic 0 khi ®ã, IC 74ls74 cã Q=0, /Q=1, IC74ls73 Q =1, /Q = 0, th× ®Çu ra cña c¸c and (ic74ls08) = 0 dÉn tíi Q1 vµ Q2 cïng kho¸ AMI = 0. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 58 Ch−¬ng iV: Bé ®Þnh thêi Thu I. Yªu cÇu kÜ thuËt: Bé ®Þnh thêi thu cã nhiÖm vô ®Þnh thêi thu th«ng tin ®èi víi tõng bit, tõng khe vµ tõng khung nªn bé ®Þnh thêi thu cã nhiÖm vô t¹o ra: + 8 xung bit + 24 xung khe + 12 xung khung + Mét xung bit chÌn cã ®é réng b»ng 1 xung bit, chu k× 125 μ s Bé dÞnh thêi thu ph¶I thùc hiÖn mét nhiÖm vô quan träng th× ph¶i ®ång bé tuyÖt ®èi víi bªn ph¸t th× míi thùc hiÖn t¸ch kªnh ®−îc. II. Nguyªn lý ho¹t ®éng. u0 q0 t3 t2 t1 t0 s4 s3 s2 s1 s0 p2 p1 p0 1.544m 1.544m gi¶ m∙ 12 xung khung bé chia 1/16 bé chia 1/16 gi¶i m∙ 24 xung khe di pha Gi¶i m∙ 8 xung bit bé chia 1/16 bé t¹o dao ®éng bé chia 1/2 1.544MRx r0 bit chÌn bc q1 q2 r1 r24 u1 u11 S¬ ®å khèi vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña bé ®Þnh thêi thu t−¬ng tù nh− cña bé ®Þnh thêi ph¸t. T−¬ng øng víi bé t¹o xung ®ång hå 1.544MHz bªn ®Þnh thêi ph¸t lµ bé t¸i t¹o xung ®ång hå 1.544MHz bªn bé ®Þnh thêi thu ®Ó ®¶m b¶o ®ång bé. - Xung bit chÌn lµ bÝt ®Çu tiªn trong khung, bit 0 gäi lµ bc. - 8 xung ®Þnh thêi cho 8 bit trong khe kÝ hiÖu tõ q0 → q7. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 59 - 24 xung ®Þnh thêi cho 24 khe thêi gian trong mét khung ®−îc kÝ hiÖu tõ R0 –> R23. - 12 xung ®Þnh thêi khung trong 1 ®a khung kÝ hiÖu F0 – F11 . §Ó tho· m·n yªu cÇu ®ång bé chóng ta ph¶i thiÕt kÕ sao cho khi bªn thu võa nhËn xung tõ m· ®ång bé ®a khung ë khe . III. ThiÕt kÕ. 1. T¸i t¹o xung ®ång hå 1.544MHz Nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c khèi: • Khèi B/U converter (Bipolar/Unipolar converter): TÝn hÖu sè víi m· ®−êng AMI , cã nhiÖm vô biÕn ®æi m· AMI l−ìng cùc thµnh ®¬n cùc gåm hai møc ‘0’ vµ “1”. • Khèi t¹o xung xi ph©n : Khèi t¹o xung vi ph©n t¹o ra nh÷ng xung nhän ®Ó kÝch thÝch cho m¹ch dao ®éng ho¹t ®éng • Khèi khung dao ®éng : cã nhiÖm vô t¹o ra dao ®éng cã tÇn sè ®óng b»ng tÇn sè xung ®ång hå. • M¹ch di pha: thùc ra lµ 1 m¹ch tÝch ph©n , cã ®iÖn ¸p ®−îc lÊy ra trªn tô ®iÖn. Qua ph©n tÝch nh÷ng khèi trªn ta thiÕt kÕ tõng khèi ®Ó t¹o xung ®ång hå 1.1. Khèi B/U -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 60 H×nh trªn lµ s¬ ®å khèi cña khèi B/U converter. S¬ ®å cã sö dông 2 vi m¹ch IC LM311 lµm IC so s¸ch. TÝn hiÖu ®Çu ra cña khèi lµ tÝn hiÖu ®¬n cùc. Giíi thiÖu vÒ m¹ch so s¸nh khi lµm viÖc ë chÕ ®é xung, vi m¹ch ®iÖn tö tuyÕn tÝnh ho¹t ®éng nh− mät khãa ®iÖn tö ®ãng, më nhanh, ®iÓm lµm viÖc lu«n n»m b·o hßa cña ®Æc tÝnh truyÒn ®¹t Ura = f (Uvµo) . Khi ®ã ®iÖn ¸p ra chØ n»m ë 1 trong hai møc b·o hßa U+ramax vµ U - ramax øng víi biªn ®é ®iÖn ¸p vµo ®ñ lín . Mét sè IC so s¸nh dùa trªn nguyªn lý ho¹t ®éng cña 1 sè IC khãa. M¹ch so s¸nh thùc hiÖn qu¸ tr×nh so s¸nh cña biªn ®é ®iÖn ¸p ®−a vµo (Uvµo) víi 1 ®iÖn ¸p chuÈn (Ung−ìng) cã cùc tÝnh cã thÓ lµ d−¬ng hoÆc ©m . Th«ng th−êng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p Ung−ìng ®−îc ®Þnh tr−íc cè ®Þnh vµ mang ra nghÜa lµ 1 th«ng tin chuÈn. Cßn c¸c gi¸ trÞ Uvµo lµ 1 ®¹i l−îng biÕn ®æi theo thêi gian cÇn ®−îc gi¸m ®Þnh theo dâi ®¸nh gi¸ mang th«ng tin cña qu¸ tr×nh ®éng (th−êng biÕn ®æi chËm theo thêi gian ) cÇn ®−îc ®iÒu khiÓn trong 1 d¶i hay ë tr¹ng th¸i mong muèn . Khi hai møc ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau (Uvµo = Ung−ìng) t¹i ®Çu ra cña bé so s¸nh sÏ cã sù thay ®æi cùc tÝnh cña ®iÖn ¸p tõ U+ramax tíi U - ramax hoÆc ngù¬c l¹i. Trong tr−êng hîp biÖn ®é cña Uvµo vµ Ung−ìng lín h¬n gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cho phÐp, cÇn m¾c chóng víi bé ph©n ¸p ®iÖn trë tr−íc khi ®−a tíi c¸c ®Çu vµo cña IC. Gièng nh− khãa Tranzitor, khi lµm viÖc víi tÝn hiÖu xung biÕn ®åi nhanh cÇn l−u ý ®Õn tÝnh chÊt qu¸n tÝnh (trÔ) cña IC thuËt to¸n . Víi c¸c IC thuËt to¸n nh− hiÖn nay, thêi gian t¨ng cña ®iÖn ¸p kho¶ng sV μ/ , trong ®iÒu kiÖn tèt h¬n, viÖc sö dông c¸c IC chuyªn dông sÏ cã tèc ®é chuyÓn biÕn nhanh h¬n nhiÒu cÊp (cì V/ns vÝ dô A110, LM 310-339…). a) Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch : Gi¶n ®å thêi gian: -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 61 Khèi B/U converter gåm 2 Ic LM311 : - IC thø nhÊt cã ®Çu vµo thuËn (+) ®−îc nèi víi tÝn hiÖu AMI vµo, ®Çu vµo ®¶o (-) ®−îc nèi víi +Ung−ìng. - IC thø hai cã ®Çu vµo ®¶o (-) ®−îc nèi víi tÝn hiÖu AMI vµo, ®Çu vµo thuËn (+) ®−îc nèi víi - Ung−ìng. TÝn hiÖu ë ®Çu ra ë hai IC ®−îc ®−a vµo cæng logic OR 2 ®Çu vµo, ®Çu ra lµ tÝn hiÖu ®¬n cùc. Víi c¸ch m¾c nh− vËy th× : UAMI > +Ung−ìng ®Çu ra A = 1. UAMI < -Ung−ìng ®Çu ra B = 1. -Ung−ìng < UAMi < +Ung−ìng ®Çu ra A vµ B ®Òu b»ng 0. 1.2. Khèi t¹o xung vi ph©n M¹ch vi ph©n cã rÊt nhiÒu øng dông trong kÜ thuËt xung, Trong m¹ch trªn th× m¹ch vi ph©n cã t¸c dông thu hÑp ®é réng xung vµ t¹o ra nh÷ng xung nhän ®Ó kÝch thÝch vµ ®ång bé c¸c tÝn hiÖu . -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 62 §iÖn ¸p d·y xung vu«ng ®¬n cùc ®−îc ®Æt nªn C vµ R nèi tiÕp, ®iÖn ¸p trªn R1 cã d¹ng lµ 2 xung hµm mò cã cùc tÝnh tr¸i dÊu. Sau khi qua c¸c cæng ®¶o chóng ®· lo¹i ®−îc phÇn ©m , chØ cßn phÇn d−¬ng ®−îc ®i tíi bé t¹o dao ®éng. 1.3. Khung dao ®éng M¹ch tiÕp nhËn xung kÝch tõ bé t¹o xung kÝch ®Ó t¹o ra dao ®éng cã tÇn sè ®óng b»ng tÇn sè xung ®ång hå . §©y lµ bé t¹o dao ®éng RC . Khèi t¹o dao ®éng nµy cã chu k× T=2,2CRΣ .Ta cã gi¶n ®å thêi gian cña bé t¹o dao ®éng. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 63 1.4. M¹ch di pha M¹ch di pha nµy thùc ra lµ m¹ch tÝch ph©n, cã ®iÖn ¸p ®−îc lÊy ra trªn tô ®iÖn. 2. Khèi t¹o xung bit (®Þnh thêi 8bit). NhiÖm vô cña khèi t¹o xung bit (®Þnh thêi bit) lµ t¹o c¸c xung cã ®é réng t =648ns, ngay sau khi ®ång bé ®· ®−îc thiÕt lËp, tøc lµ xung PE ®· ®−îc t¹o ra. Trong 1 khe co 8 bit, do ®ã ta ph¶i thiÕt lËp bé ®Õm 8. Nªn ta cã s¬ ®å nguyªn lý: D03 Q0 14 D14 Q1 13 D25 Q2 12 D36 Q3 11 RCO 15 ENP7 ENT10 CLK2 LOAD9 MR1 74LS163 Vcc A1 B2 C3 E16 E24 E35 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 74LS138 Vcc DK 1.544MHz P0 P7 * Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch: -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 64 Ta dïng IC 74LS163 cã 4 ®Çu ra QA, QB, QC, QD t¹o d·y xung cã tÇn sè lÇn l−ît lµ fCLK/21, fCLK/22, fCLK/23, fCLK/24 . Bèn ®Çu vµo D0, D1, D2, D3 nèi ®Êt ®Ó thùc hiÖn viÖc ®Õm b¾t ®Çu tõ 0. §Ó IC 74LS163 ho¹t ®éng th× ch©n 7 (ENP) vµ ch©n 10 (ENT) ë møc cao (+5V) nªn ta sÏ ®iÒu khiÓn hai ch©n nµy ®Ó thùc hiÖn ®Þnh thêi cho bit chÌn vµ cho bé ®Õm ho¹t ®éng. Ch©n 1 (MR_CLR) lµ ch©n xo¸ tÝch cùc ë møc thÊp (0V). Ch©n sè 9 (LOAD), nÕu ë møc cao th× cho phÐp bé ®Õm ®Õm liªn tôc, nÕu ë møc thÊp ®−a bé ®Õm vÒ 0. Ta dïng 3 ®Çu ra QA, QB, QC cña IC 74LS163 ®−a vµo bé gi¶i m· IC 74LS138. Trªn gi¶n ®å thêi gian ta cã: Τb = TCLK =1/1.544=648ns - IC 74LS163: C¸c ch©n 3,4,5,6 nèi víi ®Êt ®Ó cho bé ®Õm b¾t ®Çu ®Õm tõ 0. Ch©n 7, 10 ®−îc nèi víi ch©n ®iÒu khiÓn (DK) cña bé ®Þnh thêi chÌn bit F, nh»m cho phÐp hoÆc ng¨n kh«ng cho ho¹t ®éng vµ gi÷ nguyªn tr¹ng th¸i cña ®Çu ra khi cã xung ®Çu vµo t¸c ®éng. - IC 74LS138: ë chu kú cña xung thø nhÊt th× P0=0 cßn l¹i =1, ë chu kú cña xung thø t¸m P7 =0 cßn l¹i =1. Tøc trong mçi chu kú xung ®Çu vµo 74LS163 th× chØ cã 1 ch©n cña 74LS138 ë møc logic 0. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 65 3. Khèi t¹o xung ®Þnh thêi khe. NhiÖm vô cña khèi t¹o xung ®Þnh thêi khe lµ t¹o ra c¸c xung cã ®é réng b»ng ®é réng cña 1 khe thêi gian: tkhe = 8* 648ns = 5.18 μ s. Mçi khung thêi gian cã 193 bit ®−îc chia thµnh 24 khe vµ 1 bit chÌn do ®ã ta thiÕt lËp bé ®Õm 24. §Ó t¹o bé ®Õm 24 ta cÇn cã bé gi¶i m· cã sè ®Çu vµo n≥log2 24, vËy sè ®Çu vµo lµ n = 5. §Ó thùc hiÖn nhiÖm vô nµy ta cã s¬ ®å m¹ch nh− h×nh vÏ ë trang bªn. Sau khi ®· hÕt thêi gian t«n t¹i cña 192 bit th× ®−a ra tÝn hiÖu bit 193 ®Ó kÝch ho¹t bé ®Þnh thêi bit F vµ ®ång thêi xo¸ toµn bé bé ®Õm vÒ kh«ng ®Ó b¾t ®Çu chu k× cña khung míi. IC 74LS74 cã hai ch©n 4 vµ 1 nèi víi d−¬ng nguån ®Ó ®Æt tr¹ng th¸i ban ®Çu cã Q=0 vµ /Q=1, khi ®ã IC74154 ho¹t ®éng vµ ng¨n IC 74LS138 kh«ng ®−îc ho¹t ®éng. IC 74LS138 chØ ho¹t ®éng khi ®· hÕt chu kú tån t¹i cña khe thêi gian thø 16 vµ b¾t ®Çu cña khe thø 17 v× 74LS74 lËt tr¹ng th¸ikhi ®ã. Khi cã s−ên d−¬ng vµo ch©n sè 2 (CLK) cña 74LS163 th× nã thùc hiÖn t¨ng gi¸ trÞ lªn 1 ®¬n vÞ. Do ch©n sè 2 ®−îc nèi víi ch©n P7 cña bé ®Þnh thêi bit vËy khi ®ã cã s−ên d−¬ng còng lµ khi hÕt thêi gian tån t¹i cña bit thø 8 trong mét khe thêi gian. T¹i thêi ®iÓm cña mét khe chØ duy nhÊt 1 tÝn hiÖu ra t¹i c¸c ch©n (®−îc kÝ hiÖu tõ T0 -> T23) cã møc logic 0 cßn l¹i cã møc logic 1 ë tÊt c¶ c¸c ch©n cßn l¹i. Ch©n 7, 10 cña 74LS163 ®−îc nèi víi ch©n ®iªu khiÓn (DK) cña bé ®Þnh thêi chÌn bit F, nh»m cho phÐp hoÆc ng¨n kh«ng cho ho¹t ®éng vµ gi÷ nguyªn tr¹ng th¸I cña ®Çu ra khi cã xung ®Çu vµo t¸c ®éng -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 66 D03 Q0 14 D14 Q1 13 D25 Q2 12 D36 Q3 11 RCO 15 ENP7 ENT10 CLK2 LOAD9 MR1 U3 74LS163 A23 B22 C21 D20 E118 E219 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 13 12 14 13 15 14 16 15 17 U4 74154 D2 Q 5 CLK3 Q 6 S 4 R 1 U5:A 74LS74 A1 B2 C3 E16 E24 E35 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 U6 74LS138 U7 AND dinh thoi 24 khe DK 1.544MHz Bit 193 T0 T15 T16 T23 . 4. Khèi t¹o xung ®Þnh thêi khung. NhiÖm vô cña khèi t¹o xung ®Þnh thêi khung lµ t¹o ra c¸c xung cã ®é réng b»ng ®é réng mét khung thêi gian: tkhung = 125 μ s víi chu k× 1.5ms. Mçi ®a -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 67 khung cã 12 khung do ®ã ph¶i thiÕt kÕ bé ®Õm 12. Mét khung bao gåm 24 khe vµ 1 bit chÌn, nÕu ta quan niÖm bit chÌn lµ bit 0 th× ®Õn bit 193 lµ tr¹ng th¸i cuèi cïng cña khe 24 trong 1 khung, nhËn d¹ng tr¹ng th¸i 193 ta sÏ cã d·y xung víi chu k× T193 = 125 μ s qua bé ®Õm 12( chia tÇn) ®Ó gi¶i m· xung ®Þnh thêi khung. Ta cã s¬ ®å nguyªn lý nh− sau: D03 Q0 14 D14 Q1 13 D25 Q2 12 D36 Q3 11 RCO 15 ENP7 ENT10 CLK2 LOAD9 MR1 U13 74LS163 A23 B22 C21 D20 E118 E219 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 13 12 14 13 15 14 16 15 17 U14 74154 dinh thoi 12 khung DK R23_CLK F0 F11 * Nguyªn lý ho¹t ®éng: Ch©n sè 2 cña 74LS163 ®−îc kÝch thÝch bëi tÝn hiÖu ra cña R23 cña bé ®Þnh thêi khe, khi hÕt thêi gian tån t¹i cña khe th× cã s−ên d−¬ng t¸c ®éng dÉn tíi bé ®Õm t¨ng lªn 1 ®¬n vÞ. T¹i thêi ®iÓm tån t¹i cña mét khung th× chØ cã mét ch©n trong sè c¸c ch©n ra (F0-> F11) cã møc logic 0, c¸c ch©n cßn l¹i cã møc logic 1. HÕt thêi gian tån t¹i cña khung thø 12 (F11) th× ch©n sè 9 cña 74LS163 ®−îc kÝch thÝch bëi xung ©m nªn nã sÏ xo¸ bé ®Õm vÒ 0, ®Ó b¾t ®Çu 1 chu k× míi cña ®a khung míi. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 68 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 69 5. Khèi t¹o bit chÌn. Vcc D12 Q 9 CLK11 Q 8 S 10 R 13 U5:B 74LS74 J4 Q 15 CLK1 K16 Q 14 S 2 R 3 U9:A 7476 Vcc U10 AND U11 AND 1 2 U12:A 7404 tao bit chen 1.544MHz Bit 193 DK Bit F Nguyªn lý ho¹t ®éng: Tr¹ng th¸I ban ®Çu cña hai Triger Q=0, /Q=1. Bit 193 b»ng 0 trong kho¶ng thêi gian tån t¹i cña khe 24 trong khung. Khi ch−a tíi thêi gian cña khe 24 th× logic cña bit 193 =1, NAND =1 vµ AND =1. Sau ®ã 1 chu kú ®ång hå th× 74LS74 lËt tr¹ng th¸i Q=1, /Q=0, NAND = 0 khiÕn cho 74LS76 lËt tr¹ng th¸i Q =1, /Q=0 dÉn tíi AND =0 ng¨n kh«ng cho CLK t¸c ®éng vµo 74LS74. Trong thêi gian tån t¹i cña khe 24 th× bit 193 =0 dÉn tíi NAND =1, hÕt thêi gian tån t¹i cña khe 24 th× bit 193 =1 vµ NAND =1, hÕt thêi gian tån t¹i cña khe 24 th× bit 193 =1 vµ NAND =1 khi ®ã 74LS74 lËt tr¹ng th¸i DK=0 ®Ó ng¨n tÊt c¶ bé ®Õm ho¹t ®éng vµ bit F=1 ®Ó kÝch thÝch cho bé chÌn tÝn hiÖu ®ång bé khung vµ ®a khung ho¹t ®éng. Tr¹ng th¸i Q=0, /Q=1 chØ tån t¹i trong kho¶ng thêi gian cña 1 chu kú thêi gian tån t¹i t=648 sμ . Khi 74LS74 tõ tr¹ng th¸i Q=0, /Q=1 vÒ tr¹ng th¸i Q=1, /Q=0 th× b¾t ®Çu mét khung míi. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 70 Ch−¬ng V: ThiÕt kÕ bé t¸ch kªnh I. Yªu cÇu kÜ thuËt Bé t¸ch kªnh cã nhiÖm vô t¸ch tõ m· ®ång bé ®a khung, tõ m· ®ång bé khung, bit S, b¸o hiÖu vµ tÝn hiÖu tho¹i tõ dßng d÷ liÖu sè 1.544Mb/s t¹i ®óng bit, ®óng khe vµ ®óng khung mµ chóng ®−îc ghÐp ë bªn ph¸t. ViÖc t¸ch nµy ®ßi hái ph¶i ®ång bé gi÷a bªn ph¸t vµ bªn thu. II. S¬ ®å khèi vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña bé t¸ch kªnh III. ThiÕt kÕ 1. Khèi thùc hiÖn chøc n¨ng t¸ch vµ kiÓm tra ®ång bé khung vµ ®a khung §ång bé cña hÖ thèng T 1 lµ d¹ng ®ång bé ph©n t¸n, c¸c bit ®ång bé n»m ë vÞ trÝ ®Çu tiªn cña 1 khung. Do ®ã ®Ó t¸ch ®−îc ®ång bé ®a khung vµ ®ång bé khung ta ph¶i tiÕn hµnh xÐt c¶ 1 ®a khung gåm 12 khung, cã ®é dµi lµ 1.5ms. Khèi t¸ch tõ m· ®ång bé khung Khèi t¸ch tõ m· ®ång bé ®a khung Khèi t¹o tÝn hiÖu PE Khèi b¸o hiÖu FSYN B¸o hiÖu bit S Khèi kiÓm tra ®ång bé ®a khung 3 lÇn liªn tiÕp Khèi t¸ch tÝn hiÖu kªnh §óng Sai -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 71 §Ó thùc hiÖn viÖc t¸ch c¸c bit ®ång bé khung vµ ®a khung, chóng ta sö dông ®Çu ra bé ®Þnh thêi thu bit F, kÕt hîp víi dßng sè liÖu ra vµ xung CLK 1.544MHz ®· kh«i phôc ë khèi ®Þnh thêi thu ®Ó t¸ch c¸c bit F. Khi bé t¸ch kªnh nhËn d¹ng ®−îc tõ m· ®ång bé ®a khung vµ göi xung b¸o hiÖu tíi bé ®Þnh thêi thu, th× bé ®Þnh thêi thu ngay lËp tøc ph¶i ®Þnh thêi cho bit q0, khe r0 và khung thø 10 (do sau khung thø 10, chóng ta míi nhËn ®−îc toµn bé tõ m· ®ång bé ®a khung. Do ®ã sau khi nhËn ®−îc 6 bit ®ång bé ®óng th× bé t¸ch míi göi tÝn hiÖu sang cho bé ®Þnh thêi thu). §Ó nhËn ®−îc toµn bé tõ m· ®ång bé ®a khung, chóng ta ph¶i ®îi ®Õn khung thø 10 míi nhËn ®ñ 6 bit 00111S (S =0 ®ång bé, S= 1 mÊt ®ång bé). Do ®ã t¹i khung thø 11, chóng ta míi tiÕn hµnh kiÓm tra xem tõ m· ®ång bé ®a khung nµy cã ®óng kh«ng. §Ó thùc hiÖn viÖc nµy ta ph¶i t¹o tÝn hiÖu E, khi E = 1 th× cho biÕt dßng sè liÖu ®ang ë khung thø 11. Ta cã s¬ ®å m¹ch thùc hiÖn tÝn hiÖu E. D03 Q0 14 D14 Q1 13 D25 Q2 12 D36 Q3 11 RCO 15 ENP7 ENT10 CLK2 LOAD9 MR1 U1 74LS163 1 2 3 U4:A 74LS24 1 2 4 5 6 U5:A 74LS21 1 2 U6:A 7404 34 U6:B 7404 E 1.544M CLK Bit F §Ó t¸ch c¸c tÝn hiÖu ®ång bé khung vµ ®a khung, ta sö dông tÝn hiÖu F tõ bé ®Þnh thêi thu kÕt hîp víi dßng d÷ liÖu vµo. Do luång tÝn hiÖu vµo lµ nèi tiÕp, trong khi ®ã ta cÇn ph¶i xö lý ®ång thêi nªn ta chuyÓn dßng d÷ liÖu nµy tõ nèi tiÕp sang song song. Thùc hiÖn ®iÒu nµy ta sö dông hai IC 74LS164, 8 bit ra song song. Do chØ cã 12 bit ®ång bé ®a khung vµ khung, do ®ã khi sö dông ta chØ cÇn sö dông 4 ®Çu ra ë IC thø 2. -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 72 * S¬ ®å nguyªn lý khèi kiÓm tra tÝn hiÖu ®ång bé khung vµ ®a khung : F4 F6 F8 F3 F11 F5 F1 F9 F0 F2 F10 F7 D03 Q0 14 D14 Q1 13 D25 Q2 12 D36 Q3 11 RCO 15 ENP7 ENT10 CLK2 LOAD9 MR1 U1 74LS163 SRG8R C1/-> & 1D 1 3 2 4 5 6 10 8 11 12 9 13 U2 74LS164 SRG8R C1/-> & 1D 1 3 2 4 5 6 10 8 11 12 9 13 U3 74LS164 1 2 3 U4:A 74LS24 1 2 4 5 6 U5:A 74LS21 1 2 U6:A 7404 34 U6:B 7404 E 1.544M CLK Bit F 1 2 13 12 U8:A 7411 1 2 13 12 U9:A 7410 1 2 13 12 U10:A 7427 3 4 5 6 U8:B 7411 1 2 3 U11:A 7409 1.544M_DATA MFSYN FSYNC U12 NOR_3 2. Khèi thùc hiÖn chøc n¨ng tÝn hiÖu b¸o hiÖu ®ång bé khung vµ b¸o hiÖu bit A TÝn hiÖu b¸o hiÖu ®ång bé khung lµ tÝn hiÖu cho biÕt bé ®Þnh thêi thu ®· b¾t ®−îc tÝn hiÖu ®ång bé khung hay ch−a. TÝn hiÖu nµy cã gi¸ trÞ logic b»ng 1 nÕu ®· ®−îc ®ång bé khung, ng−îc l¹i gi¸ trÞ nµy b»ng 0. TÝn hiÖu xung nµy ®−îc thùc hiÖn nhê 1 D-FF. Xung CLK lµ phñ ®Þnh cña 2 tÝn hiÖu F11 vµ 1.544M_ CLK. §Çu vµo D cña D-FF lµ phÐp AND cña 3 biÕn logic: FSYNC, 3T_CHECK vµ E. Tøc lµ nÕu ë khung thø 10 cña ®a khung, ®· kiÓm tra ®ång bé ®a khung ®óng 3 lÇn liªn tiÕp vµ c¸c tõ m· ®ång bé ®a khung chÝnh x¸c, tøc lµ : FSYNC, 3T_CHECK vµ E ®Òu ë møc 1 th× ®Çu vµo D ë møc logic 1. Khi -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 73 cã tÝn hiÖu CLK t¸c ®éng (ë khung thø 11- kÕt thóc 1 khung) th× ®Çu ra b¸o hiÖu ë khung ®ã ®· ®ång bé hay ch−a. B¸o hiÖu bit S lµ tÝn hiÖu thùc hiÖn chøc n¨ng c¶nh b¸o cña bit S. §Ó thùc hiÖn chøc n¨ng nµy chóng ta sö dông mét D-FF. NÕu bit S = 0 (kh«ng cã c¶nh b¸o), ®· ®ång bé khung (FSYN = 1) vµ ®· ®ång bé ®a khung (MFSYN = 1) th× tÝn hiÖu b¸o hiÖu bit A cã møc logic 0, dßng d÷ liÖu 1.544Rx sÏ ®−îc qua bé chèt sö dông IC 74LS125 ®Ó ®Õn ®−îc kªnh ph©n phèi. 1 2 13 12 U1:A 7410 1 2 U2:A 7404 D2 Q 5 CLK3 Q 6 S 4 R 1 U3:A 74LS741 2 3 U4:A 7400 3 4 U2:B 7404 1 2 3 U5:A 7409 D12 Q 9 CLK11 Q 8 S 10 R 13 U3:B 74LS74 4 5 6 U4:B 7400 D1 DIODE D2 DIODE Vcc Vcc Vcc FSYNC 3T_CHECK MFSYN F11 1.544M_CLK Bit S FSYN MFSYN Bao hieu FSYN Bao hieu Bit S 3. Khèi thùc hiÖn chøc n¨ng kiÓm tra ®ång bé ®a khung 3 lÇn liªn tiÕp : D2 Q 5 CLK3 Q 6 S 4 R 1 U1:A 74LS74 D12 Q 9 CLK11 Q 8 S 10 R 13 U1:B 74LS74 CKA14 Q0 12 CKB1 Q1 9 Q2 8 Q3 11 R0(1)2 R0(2)3 R9(1)6 R9(2)7 U2 74LS90 CKA14 Q0 12 CKB1 Q1 9 Q2 8 Q3 11 R0(1)2 R0(2)3 R9(1)6 R9(2)7 U3 74LS90 1 2 3 U4:A 7400 4 5 6 U4:B 7400 1 2 U5:A 7404 3 4 U5:B 7404 1 2 3 U6:A 7409 4 5 6 U6:B 7409 5 6 U5:C 7404 13 12 U5:D 7404 D1 DIODE D2 DIODE Vcc Vcc MFSYN E 3T_CHECK 3TW -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 74 Khi nhËn ®−îc ®óng tõ m· ®ång bé ®a khung, tÝn hiÖu MFSYN cã møc logic 0, mét mÆt tÝn hiÖu logic 0 sÏ ®−îc ®−a tíi bé t¹o xung PE ®Ó b¸o hiÖu cho bé ®inh thêi thu. Lóc nµy bé ®Þnh thêi thu ®· ho¹t ®éng ®Þnh thêi gian tõ bit q0, khe r0, khung F10. Khi bé ®Þnh thêi thu ®· ®Þnh thêi ®Õn khung thø 2, trong kho¶ng thêi gian cña F11(khung thø 11, ®a khung thø 2), nÕu tõ m· ®ång bé ®a khung ®óng th× ®Çu ra AND phÝa d−íi cã møc logic thÊp, cßn ®Çu ra AND phÝa trªn cã møc logic 1. §iÒu kiÖn ®Õm cña IC 74LS90. Nã chØ®Õm khi cã c¸c ®iÒu kiÖn sau: - ch©n QA nèi víi ch©n B. - R0(1) vµ R0(2) ë møc thÊp, R9(1) vµ R9(2) ë møc thÊp. Do ®Çu ra cña cæng AND phÝa trªn cã møc cao, nèi víi R9(1) vµ R9(2) cña IC 74LS90 phÝa d−íi sÏ kho¸ kh«ng cho IC nµy ®Õm, ng−îc l¹i IC 74LS90 phÝa trªn l¹i ®Õm. IC 74LS90 phÝa trªn ®Õm lªn 1. khi ®ã c¶ 2 ®Çu ra cña NAND ®Òu cã møc logic 1. §Çu ra cña c¸c D-FF ®Òu ë møc logic 0, ch−a cã kÕt luËn vÒ tr¹ng th¸i ®ång bé. T¹i thêi gian cña khung thø 11 ®a khung tiÕp theo. ®a khung thø 3. nÕutõm· ®ång bé ®a khung ®Òu ®óng th× m¹ch ho¹t ®éng t−¬ng tù nh− trªn. Khi 74LS90 phÝa trªn ®Õm ®Õn 3 th× ®Çu ra NAND phÝa trªn cã møc logic 0 lµm ra ®Çu ra cña D-FF cã møc logic 1, thiÕt lËp tr¹ng th¸i ®ång bé ®óng, ®Ìn LED s¸ng. Ng−îc l¹i, ë thêi ®iÓm ®a khung thø 11 cña khung thø 3, tõ m· ®ång bé ®a khung sai. TÝn hiÖu MFSYN = 1, cæng AND phÝa trªn cã møc logic 0, khi ®o, IC74LS90 phÝa d−íi sÏ ®−îc phÐp ®Õm trong khi IC 74LS90 kh«ng ®−îc phÐp vµ bÞ xo¸ vÒ tr¹ng th¸i ®Çu 00. §Çu ra cña 2 cæng NAND sau IC 74LS90 vÉn lµ 1, ®Çu ra cña 2 D-FF lµ 0, ch−a cã kÕt luËn g× vÒ tr¹ng th¸i ®ång bé. NÕu hai ®a khung tiÕp theo, tõ m· ®ång bé khung sai th× IC 74LS90 phÝa d−íi sÏ ®Õm ®Õn 3, lµm cho ®Çu ra cña cæng NAND phÝa d−íi cã møc logic 0 lµm cho ®Çu ra Q cña D-FF phÝa d−íi cã møc logic 1, thiÕt lËp tr¹ng th¸i ®ång bé sai (m· ®ång bé ®a khung sai 3 lÇn liªn tiÕp). §Ìn LED b¸o ®ång bé ®a khung sai -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 75 s¸ng lªn. TÝn hiÖu b¸o sai ®−îc ®−a ®Õn ®Ó cÊm t¹o xung PE ®Ó kÝch thÝch b¸o hiÖu cho phÝa ®Þnh thêi thu biÕt ®ang ë tr¹ng thÝa mÊt ®ång bé vµ cÇn thùc hiÖn ®ång bé. 4. Khèi thùc hiÖn t¹o xung PE ®Ó kÝch thÝch bé ®Þnh thêi thu. D2 Q 5 CLK3 Q 6 S 4 R 1 U1:A 74LS74 1 2 U2:A 7404 1 2 3 U3:A 7400 3 4 U2:B 7404 4 5 6 U3:B 7400C1 R1 RV1 C2 D1 MFSYN 3TW Vcc PE Xung PE lµ xung ©m cã ®é réng nhÊt ®Þnh ®−îc t¹o bëi 1 m¹ch dao ®éng ®a hµi ®îi. §Ó kÝch thÝch cho m¹ch nµy ph¶i lµ 1 xung ©m. Gi¶ sö m¹ch nhËn ®−îc tõ m· ®ång bé ®a khung ®óng, t¹i ®Çu ra sÏ cã møc logic 1, qua khèi t¹o m¹ch vi ph©n sÏ cho ta xung vi ph©n. Xung vi ph©n qua m¹ch ®¶o sÏ t¹o xung ©m . 5. Khèi thùc hiÖn t¸ch sè liÖu cho khe R10 cña tÊt c¶ c¸c khung. Tr−íc khi truyÒn tÝn hiÖu ë tÊt c¶ c¸c kªnh th«ng tin ®É ®−îc thùc hiÖn ®¶o bit. Do ®ã, th«ng tin muèn nhËn ®−îc th«ng tin nguyªn thuû ph¶i thùc hiÖn ®¶o bÝt l¹i tr−íc khi tiÕn hµnh t¸ch riªng tõng kªnh th«ng tin ra. Víi 1 kªnh tho¹i yªu cÇu ®¶o bit xen kÏ nh− sau: c¸c bit ch½n ®−îc gi÷ nguyªn, c¸c bit lÎ th× ®−îc ®¶o bit. M¹ch ®¶o bit lµ m¹ch céng modul 2. ta dïng IC 74LS136 ®Ó thùc hiªn chøc n¨ng nµy. Khi thùc hiªn t¸ch sè liÖu ra khái dßng sè 1.544Mb/s th× ®ång thêi ta cÇn thùc hiÖn chuyÓn ®æi tèc ®é tõ 1.544Mb/s sang 64 Kb/s. ta thùc hiªn c«ng viÖc nµy nhê bé ghi dÞch 8 bit chuyÓn ®æi tõ nèi tiÕp sang song song nhê IC 74LS164. Qu¸ tr×nh tiÕn hµnh nh− sau: - Ghi sè liÖu víi tèc ®é vµo 1.544Mb/s, lóc nµy vi m¹ch nhËp xung nhÞp CLK lµ 1.544Mb/s. thêi gian ghi sè liÖu vµo chÝnh lµ lóc logic R10 = 0 -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 76 - §äc sè liÖu ra víi tèc ®é 64Kb/s, lóc nµy vi m¹ch nhËp xung nhÞp lµ CLK 64Kb/s. Thêi gian ®äc sè liÖu lµ lóc logic R10 = 1. Khi R10 = 1 (Tøc lµ ®óng khe ®Ó t¸ch sè liÖu ra) th× dßng xung CLK qua 2 cæng NAND më ®Ó ch©n CLK cña IC74LS164. Lóc nµy, ®Çu vµo A cña IC 74LS164 ë møc cao cho phÐp sè liÖu vµo ch©n B cña IC nµy. Tõng bit sè liÖu cña khe r10 ®−îc dÞch vµo IC 74LS164 theo xung nhÞp. Trong thêi gian cña khe r10, sÏ cã 8 bit sè liÖu ®−îc ®−a qua c¸c ®Çu cña IC 74LS 164. Khi R10 = 0, NAND2 ng¾t, NAND3 më ®Ó CLK64Khz cña IC74LS164. Lóc nµy, ch©n A cña IC 74LS164 ë møc thÊp ®Ó kh«ng cho phÐp sè liÖu vµo ch©n B cña IC nµy. Sè liÖu cña khe R10 ®−îc lÊy ra ë ch©n QH cña IC 74LS164 theo xung nhÞp 64KHz theo yªu cÇu. QH CLK D2 Q 5 CLK3 Q 6 S 4 R 1 U1:A 74LS74 SRG8R C1/-> & 1D 1 3 2 4 5 6 10 8 11 12 9 13 U2 74LS164 1 2 U3:A 7404 1 2 3 U4:A 7400 3 4 U3:B 7404 4 5 6 U4:B 7400 10 9 8 U4:C 7400 1 2 3 U5:A 74136 2 3 1 U6:A 74125 R10 Bit S 1.544M_Rx Bit Q0 1.544M_CLK Vcc Vcc DATA_OUT QA QB QC QD QE QF QG CLK 64Kb -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 77 Ch−¬ng VI: thiÕt kÕ tr−êng chuyÓn m¹ch A. Truêng chuyÓn m¹ch T ChuyÓn m¹ch thêi gian thùc hiÖn chøc n¨ng trao ®æi vÞ trÝ khe thêi gian c¸c tÝn hiÖu 8 bÝt trªn luång cao lµ kh«ng thÓ thiÕu ®−îc ®èi víi viÖc x©y dùng m¹ng chuyÓn m¹ch sè. C¸c tÝn hiÖu sè ®· ®−îc ghÐp lªn luång tèc ®é cao ®−îc ®−a vµo luång chuyÓn m¹ch T. ViÖc ghi sè liÖu vµo vµ ®äc sè liÖu ra tõ chuyÓn m¹ch thêi gian do bé ®Õm khe thêi gian vµ bé nhí ®iÒu khiÓn thùc hiÖn. Trao ®æi khe thêi gian ®−îc thùc hiÖn b»ng viÖc l−u t¹m c¸c tÝn hiÖu ®· ®−îc m· ho¸ theo kü thuËt sè vµ truyÒn trªn luång tèc ®é cao vµo c¸c bé nhí cña chuyÓn m¹ch thêi gian (BM) vµ sau ®ã ®äc c¸c tÝn hiÖu ®· ®−îc l−u nµy theo thø tù kh¸c víi khi ghi vµo. Dung l−îng chuyÓn m¹ch t−¬ng ®−¬ng víi sè l−îng khe thêi gian ®−îc ghÐp. Sè l−îng khe thêi gian mµ chuyÓn m¹ch thêi gian cã thÓ chuyÓn m¹ch ®−îc còng chÝnh lµ møc ghÐp trªn luång cao ®−îc h¹n chÕ. §Ó thùc hiªn chÝnh x¸c, c¸c bé nhí trong chuyÓn m¹ch thêi gian kh«ng cho phÐp ghi vµ ®äc c¸c tÝn hiªô t¹i cïng mét thêi ®iÓm. V× vËy thêi gian t−¬ng øng cña mét khe thêi gian ®−îc chia lµm hai. Mét nöa dµnh cho ghi, nöa cßn l¹i dµnh cho ®äc. Cã hai ph−¬ng ph¸p thùc hiÖn trao ®æi khe thêi gian - Ghi vµo BM tuÇn tù, ®äc ra theo ®iÒu khiÓn cña CM - Ghi vµo BM theo ®iÒu khiÓn cña CM , ®äc ra theo tuÇn tù Víi môc ®Ých thiÕt kÕ chuyÓn m¹ch theo kiÓu thø nhÊt nªn ta chØ xÐt tr−êng hîp nµy. §Ó ®iÒu khiÓn ghi tuÇn tù ta dïng bé ®Õm khe thêi gian. Bé ®Õm nµy sÏ t¨ng lªn mét vµo ®Þa chØ sau mét khe thêi gian. Víi tr−êng chuyÓn m¹ch 512 sè, ta ph¶i thùc hiÖn ghÐp 24 tuyÕn PCM24 thµnh tuyÕn HW tr−íc khi ®−a vµo tr−êng chuyÓn m¹ch. V× l−u l−îng tho¹i do mét ®−êng thuª t¹o ra trùc tiÕp thÊp nªn ph¶i cã bé tËp trung thuª bao cßn gäi lµ bé chuyÓn m¹ch ®−êng d©y sè ®Ó tËp trung c¸c thuª bao tr−íc khi ®−a ®Õn tÇng ghÐp kªnh s¬ cÊp. TØ sè tËp trung cã thÓ ®−îc ®iÒu chØnh ®Ó phï hîp víi l−u l−îng tho¹i.T¹i c¸c modun thuª bao, c¸c tÝn hiÖu th«ng tin ®−îc chuyÓn sang tÝn hiÖu PCM b»ng mét bé CODEC vµ ®−îc ghÐp -----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn---------------- Khoa: §iÖn Tö - Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng------------------------------- 78 kªnh thµnh mét ®−êng tÝn hiÖu PCM _TDM 96 ®−îc gäi lµ SHW th«ng qua bé PMUX .Sau ®ã SMUX sÏ ghÐp 6 luång PCM_TDM 96 thµnh luång PCM_TDM576Ts (luång tèc ®é 37.056Mhz) gäi lµ luång HW ®Õn chuyÓn m¹ch T. Chøc n¨ng chÝnh cña hÖ thèng chuyªn m¹ch lµ t¹o ra sù kÕt nèi cña c¸c kªnh ®Çu vµo vµ ®Çu ra ®Ó h×nh thµnh cuéc nãi chuyÖn gi÷a c¸c thuª bao. Th«ng tin trªn c¸c khe thêi gian cña HW ®−îc viÕt vµo bé nhí ®Öm gåm 576 tõ mét c¸ch tuÇn tù theo thø tù c¸c khe thêi gian vµ sau ®ã ®−îc ®äc ra ngÉu nhiªn theo lÖnh phÇn mÒm ®iÒu khiÓn tõ bé ®iÒu khiÓn tuyÕn tho¹i SPC. §Þa chØ ghi th«ng tin vµo bé nhí ®Öm SM lµ tuÇn tù nªn ®−îc cung cÊp tõ bé gi¶i m· ®Þa chØ. Th«ng tin ®iÒu khiÓn nµy ®−îc ghi vµo bé nhí ®iÒu khiÓn chuyÓn m¹ch do vi xö lý ®iÒu khiÓn . §Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®äc th«ng tin ra tõ SM, ®Þa chØ SM ®−îc cung cÊp tõ qu¸ tr×ng CM. Do qu¸ tr×nh ghi vµo CM lµ ghi theo ®iÒu khiÓn vµ qu¸ tr×nh ®äc ra tõ CM lµ tuÇn tù nªn ®Þa chØ ®−îc ®Õn SM theo ®iÒu khiÓn hay qu¸ tr×nh ®äc th«ng tin ra tõ SM lµ cã ®iÒu khiÓn. Sè liÖu ®äc ra tõ SM ra BUS ®−îc ®−a t¬Ý bé SDMUX ®Ó t¸ch thµnh 6 luång SHW(PCM_TDM 576Ts), sau ®ã t¸ch tiÕp thµnh c¸c luång PCM_TDM (96) ë c¸c modun t