________________________________________________Chương 8 Các phương pháp đa hợp VIII
- 1
CHƯƠNG 8
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA HỢP
ĐA HỢP TẦN SỐ (FDM)
Tạo sóng mang
Điều chỉnh biên độ
Truyền sóng vi ba
ĐA HỢP THỜI GIAN (TDM)
Đồng bộ
Không đồng bộ
__________________________________________________________________________________________
Như chúng ta đã biết, để truyền đồng thời nhiều kênh thông tin trên một đường truyền
người ta có thể dùng một trong hai phương pháp đa hợp: đa hợp phân thời gian và đa hợp
phân tần số.
Phương pháp đa hợp phân thời gian phù hợp với việc truyền tín hiệu số, được dùng
phổ biến trong các hệ thống điện thoại số.
Phương pháp đa hợp phân tần số phù hợp với việc truyền tín hiệu tương tự, được dùng
rộng rãi trong các phương tiện thông tin khác như truyền thanh, truyền hình . . ..
Trong chương này chúng ta sẽ xét qua các phương pháp đa hợp để truyền dữ liệu
và/hoặc âm hiệu bằng sóng mang tương tự hoặc số.
8.1 đa hợp tần số (frequency division multiplexing, FDM)
Trong truyền dữ liệu dùng sóng mang tương tự, người ta đã khai thác triệt để phương
pháp này để có thể truyền, trong một khoảng thời gian, càng nhiều thông tin càng tốt. Hiện
nay khả năng truyền 10.800 kênh âm thanh (VB, Voice Band) đồng thời trên sóng mang
tương tự đã là hiện thực.
Trong dải tần của đường truyền dùng FDM, mỗi nguồn thông tin chiếm một khoảng
tần số xác định và các nguồn khác nhau sẽ chia sẻ dải tần này.
Thí dụ, trong điều chế AM, các nguồn thông tin khác nhau nhưng chiếm cùng một dải
tần số (gọi là dải nền, base band) sẽ điều chế các tần số sóng mang khác nhau để dời phổ tần
của chúng lên các vùng khác nhau và do đó có thể đa hợp để truyền cùng lúc (H 8.1)
(H 8.1)
Ứng với mỗi tín hiệu điều chế sẽ xuất hiện hai băng cạnh trên và dưới, chứa cùng
nguồn thông tin và bản thân sóng mang thì không chứa thông tin trong đó, như vậy một
phương pháp truyền hữu hiệu là chỉ truyền một băng cạnh và loại bỏ sóng mang (SSBSC,
Single Side Band Suppressed Carrier).
_________________________________________________________________________________
Nguyễn Trung Lập Truyền dữ liệu
________________________________________________Chương 8 Các phương pháp đa hợp VIII
- 2
Trong hệ thống của AT&T, một kênh thông tin bao gồm 12 kênh âm thanh (VB), mỗi
kênh (gồm tín hiệu tiếng nói hoặc dữ liệu từ một modem) sẽ điều chế một tần số sóng mang
khác nhau và người ta chọn băng cạnh thấp (LSB) để phát đi. Do mỗi kênh âm thanh chiếm
khoảng tần số từ 300 đến 3000 Hz, nên người ta chọn băng thông 4 kHz cho mỗi kênh truyền
và như vậy, 1,3 kHz được xem như khoảng cách an toàn (H 8.2)
(a) Phổ tần AM (b) Phổ tần SSBSC
(H 8.2)
12 kênh âm thanh như thế hợp thành một nhóm (Group) chiếm băng thông 48 kHz, từ
60 đến 108 kHz (H 8.3)
(H 8.3)
Để đa hợp mức cao hơn, 5 nhóm tương tự như thế hợp thành một Super group (SG),
băng thông của một SG, có được từ việc tổ hợp các băng cạnh thấp LSB của mỗi quá trình
điều chế, là 240 kHz và chiếm dải tần từ 312 kHz đến 552 kHz (H 8.4)
_________________________________________________________________________________
Nguyễn Trung Lập Truyền dữ liệu
________________________________________________Chương 8 Các phương pháp đa hợp VIII
- 3
(H 8.4)
Đến lượt 10 SG được đa hợp để thành một Master Group (MG), như vậy, một MG
chứa thông tin của 600 kênh âm thanh. (H 8.5) minh họa một U600 MG.
(H 8.5)
Trong (H 8.5) ta thấy khoảng cách an toàn cho hai SG kề nhau là 8 kHz và giữa hai
MG là 80 kHz. Khoảng cách này cho phép mạch lọc ở máy thu có thể tách riêng các SG và
MG ở kề nhau.
MG L600 đa hợp SG1 tới SG10 bằng một phương pháp hơi khác với phương pháp đa
hợp của MG U600 và chiếm khoảng tần số từ 60 đến 2788 kHz.
Các MG chứa 600 kênh âm thanh có thể được truyền trực tiếp trên cáp.
Để tạo một kênh truyền vi ba (microwave radio channel) người ta có thể đa hợp 3 MG
(H 8.6).
(H 8.6)
Ngoài ra, một Jumbo Group (JG) là một tổ hợp 6 MG, gồm 3600 VB và 3 JG được đa
hợp để được một kênh truyền gồm 10.800 VB . Tất cả có thể được truyền trên cáp.
8.1.1 Tạo sóng mang
Một máy thu FDM thực hiện việc giải điều chế bằng cách trộn liên tục tín hiệu dao
động giảm dần tần số cho tới lúc phục hồi được tín hiệu trong khoảng tần số của VB. Điều
kiện cần thiết là sóng mang giữa máy phát và thu phải đồng nhất, nếu không tín hiệu phục hồi
được sẽ bị lệch tần số ra khỏi phổ tần gốc.
Với mục đích sử dụng hiệu quả công suất, máy phát FDM đã dùng phương pháp triệt
sóng mang, vì vậy sóng mang phát không thể phục hồi trực tiếp từ tín hiệu dải nền mà máy
thu nhận được.
Nếu để ý các tần số sóng mang từ các Group cho đến JG, ta thấy đều là bội của 4 kHz,
như vậy trong một hệ thống thông tin, một trạm có thể được thiết kế như một trạm chủ, ở đây
sẽ thực hiện mạch dao động 4 kHz mà tất cả các trạm trong hệ thống phải đồng bộ với nó.
Một cách tổng quát, tần số 4 kHz được nhân lên cho tới tần số hướng dẫn (pilot) cao
hơn (64.312 hoặc 552 kHz) rồi cho trộn với dải tần của tín hiệu. Mỗi trạm thứ cấp (máy thu)
giải điều chế tần số hướng dẫn rồi phục hồi và tạo tần số 4 kHz. Như vậy tất cả trạm trong hệ
thống tạo sóng mang từ tần số 4 kHz này.
_________________________________________________________________________________
Nguyễn Trung Lập Truyền dữ liệu
________________________________________________Chương 8 Các phương pháp đa hợp VIII
- 4
Trong những hệ thống lớn như hệ thống Bell hay General Telephone, thật là không
thực tế nếu trạm chủ phát tín hiệu 4 kHz trực tiếp đến các trạm con. Thay vào đó, một số trạm
con sẽ được dùng như những repeaters cho các trạm con khác về tín hiệu hướng dẫn này.
Để có được các tần số sóng mang cao hơn người ta cho tín hiệu 4 kHz qua một mạch
phi tuyến rồi lấy ra các họa tần. Nếu tần số 4 kHz này bị trôi dạt một ít về pha và tần số sẽ
đưa đến một sự thay đổi đáng kể của các họa tần.
Thí dụ 1:
Xác định tần số phát của kênh vi ba dùng để phát kênh âm thanh VB 10, group 4,
super group 17, master group 3
Ch 10
at GP
GP 4
at SG
SG 17
at MG
MG 3
at radio ch.
fc
LSB
72 kHz
68-72 kHz
564 kHz
492-496 kHz
2108 kHz
1612-1616 kHz
8848 kHz
7232-7236 kHz
Qua thí dụ 1, ta thấy mặc dù tần số của kênh VB tăng lên nhưng nó vẫn chiếm băng
thông gốc là 4 kHz.
Thí dụ 2:
Nếu tín hiệu dao động 4 kHz bị trôi 10 Hz thì tần số âm thanh 1 kHz ở channel VB 3,
group 2, SG 17, MG 2 sẽ trôi bao nhiêu? Giả sử tần số sóng mang được điều chế biên độ và
dẫn xuất từ tần số 4 kHz.
Cho kênh VB 3
fc lý tưởng : 100 kHz
fc thực tế : 4,01 kHz * (100/4) = 100,25 kHz
LSF lý tưởng : 100 kHz - 1 kHz = 99 kHz
LSF thực tế : 100,25 kHz - 1 kHz = 99,25 kHz
Cho Group 2
fc lý tưởng : 468 kHz
fc thực tế : 4,01 kHz * (468/4) = 469,17 kHz
LSF lý tưởng : 468 kHz - 99 kHz = 369 kHz
LSF thực tế : 469,17 kHz - 99,25 kHz = 369,92 kHz
Cho SG 17
fc lý tưởng : 2108 kHz
fc thực tế : 4,01 kHz * (2108/4) = 2113,27 kHz
LSF lý tưởng : 2108 kHz - 369 = 1739 kHz
LSF thực tế : 2113,27 kHz - 369,92 kHz =1743,35 kHz
Cho MG 2
fc lý tưởng : 6248 kHz
fc thực tế : 4,01 kHz * (6248/4) = 6263,62 kHz
LSF lý tưởng : 6248kHz - 1739 kHz = 4509 kHz
LSF thực tế : 6263,62 kHz - 1743,35 kHz =4520,27 kHz
Như vậy một sự thay đổi 10 Hz ở tần số dao động đã dẫn tới một thay đổi khoảng 11
kHz ở ngã ra của kênh vi ba. Vì mỗi kênh VB rộng 4 kHz nên sự trôi dạt này tương đương với
3 kênh VB.
Trong (H 8.5) các SG từ 25 tới 28 có thêm chữ D trong số chỉ SG điều này chỉ rằng
tần số sóng mang của các SG này được dẫn xuất không phải từ họa tần của 4 kHz. Sóng mang
của các SG từ 15 đến 18 được trộn với một họa tần thấp hơn (1040 kHz) và băng cạnh trên
được lọc lấy để dùng như sóng mang của các DSG, điều này làm giảm sự sai pha của các sóng
mang SG có tần số cao.
_________________________________________________________________________________
Nguyễn Trung Lập Truyền dữ liệu
________________________________________________Chương 8 Các phương pháp đa hợp VIII
- 5
8.1.2 Điều chỉnh biên độ
Trong quá trình truyền, sự thay đổi biên độ tín hiệu có thể xảy ra. Sự thay đổi này cần
phải được xác định để có biện pháp bù trừ. Để thực hiện việc điều chỉnh biên độ tự động, một
tín hiệu hoa tiêu tần số 104,08 kHz có biên độ chuẩn, dùng để tham khảo, được đưa vào
Group. Tín hiệu này được dẫn xuất từ tín hiệu 4 kHz bằng phương pháp như sơ đồ (H 8.7).
Do mỗi SG gồm 5 Group nên có 5 tần số hoa tiêu khác nhau (H 8.8). Biên độ của tín hiệu hoa
tiêu đã được xác định trước nên mọi sự thay đổi của biên độ tín hiệu này được tham khảo để
thực hiện việc điều chỉnh một cách tự động biên độ của tín hiệu nhận được.
(H 8.7) (H 8.8)
Nhóm (H 8.9) minh họa việc điều chỉnh biên độ được thực hiện trong từng tầng.
(H 8.9a) cho thấy đặc tuyến truyền lý tưởng, các biên độ của các tín hiệu trong các
MG là như nhau nhưng trong thực tế thì biên độ này thay đổi theo các tần số khác nhau (H
8.9b)
Việc điều chỉnh độ lợi tự động để bù vào sự biến dạng biên độ do các môi trường
truyền khác nhau được thực hiện trong mỗi tầng. Đầu tiên, biên độ của mỗi kênh MG được
điều chỉnh (H 8.9c), kế đến là biên độ của tín hiệu trong mỗi kênh SG (H 8.9d) và cuối cùng
việc điều chỉnh được thực hiện ở các GP (H 8.9e).
(H 8.9)
_________________________________________________________________________________
Nguyễn Trung Lập Truyền dữ liệu
