Kỹ thuật thông tin số - Chương 3 pot

http://www.ebook.edu.vn

- Chæång III -

Chæång 3

Kyî thuáût säú hoaï vaì âënh daûng tên hiãûu

Háöu hãút caïc tên hiãûu cáön truyãön qua hãû thäúng truyãön tin säú âãöu laì tên hiãûu tæång tæû. Vç thãú váún

âãö âáöu tiãn cáön qua tám åí âáy laì säú hoaï tên hiãûu tæång tæû. Lénh væûc säú hoaï tên hiãûu tæång tæû

âaî âæåüc nghiãn cæïu maûnh trong vaìi chuûc nàm tråí laûi âáy. Sæû nghiãn cæïu âoï âaî taûo ra ráút nhiãöu

kiãøu biãún âäøi khaïc nhau vaì trong mäùi kiãøu laûi coï ráút nhiãöu biãún thãø. Viãûc choün kiãøu cuû thãø naìo

laì phuû thuäüc vaìo lénh væûc æïng duûng vaì cháút læåüng truyãön dáùn maì ta mong muäún âaût âæåüc.

Mäüt trong nhæîng phæång phaïp biãún âäøi tên hiãûu tæång tæû sang säú phäø biãún hån caí seî âæåüc

trçnh baìy kyî trong chæång naìy laì âiãöu chãú xung maî PCM (Pulse Code Modulation). PCM cho

cháút læåüng âaím baío våïi giaï thaình tæång âäúi. Tæì PCM coï nhæîng phæång phaïp biãún thãø cuîng

khaï thäng duûng laì PCM delta, âiãöu chãú xung maî vi sai DPCM (Differential Pulse Code

Modulation), âiãöu chãú delta DM ( Delta Modulation), DM thêch nghi ADM (Adaptive DM).

Caïc phæång phaïp sau cho täúc âäü tên hiãûu säú tháúp hån so våïi PCM, dáùn âãún sæí duûng bàng

thäng tiãút kiãûm hån.

Tên hiãûu tæång tæû sau khi chuyãøn sang daûng säú cáön phaíi âæåüc biãøu diãùn dæåïi mäüt daûng thæïc

thêch håüp âãø truyãön âi. Caïc daûng thæïc nhæ váûy goüi laì maî âæåìng (line code) vaì cäng viãûc âoï

âæåüc goüi laì âënh daûng tên hiãûu säú (digital signal format). Chæång naìy seî giåïi thiãûu vãö mäüt säú

loaûi maî âæåìng thæåìng gàûp cuìng våïi caïc âàûc âiãøm cuía chuïng.

Coï thãø noïi tiãúng noïi laì loaûi tên hiãûu thäng tin âæåüc truyãön phäø biãún nháút trong maûng viãùn

thäng. Chæång naìy seî daình mäüt pháön âãø giåïi thiãûu så læåüc vãö kyî thuáût maî hoïa tiãúng noïi täúc

âäü tháúp nhåì vaìo caïc bäü maî hoaï thoaûi (voice coder). Quaï trçnh säú hoaï tiãúng noïi luïc naìy âæåüc

thæûc hiãûn dæûa trãn nguyãn tàõc chè maî hoaï âãø truyãön âi caïc täø håüp ám vë laì yãúu täú cå baín cáúu

thaình nãn tiãúng noïi. Bäü giaíi maî coï thãø taûo laûi tiãúng noïi bàòng caïch khäi phuûc laûi caïc täø håüp ám

vë naìy. Táút nhiãn luïc naìy tiãúng noïi chè âuí hiãøu chæï khäng coìn giæî âæåüc âäü phán biãût, tênh

trung thæûc, ngæî âiãûu...cuía ngæåìi noïi nhæ PCM.

Pháön cuäúi chæång seî trçnh baìy vaìi neït vãö kyî thuáût maî hoïa audio cho täúc âäü tháúp nhæng cháút

læåüng cao, dæûa trãn nguyãn tàõc maî hoïa bàng con (sub-band coding).

3.1 Láúy máùu

Láúy máùu (sampling) laì bæåïc âáöu tiãn trong quaï trçnh biãún âäøi tên hiãûu tæång tæû sang säú theo

kyî thuáût PCM. Muûc âêch cuía bæåïc láúy máùu naìy laì tæì tên hiãûu tæång tæû, ta taûo nãn mäüt daîy

xung råìi raûc tuáön hoaìn räüng bàòng nhau, biãn âäü xung bàòng våi gia ï ï trë cuía tên hiãûu tæång tæû taûi

thåìi âiãøm láúy máùu. Daîy xung råìi raûc âoï coìn âæåüc goüi laì tên hiãûu âiãöu chãú biãn âäü xung PAM

(Pulse Amplitude Modulation). Hçnh 3.1 âæa ra mäüt vê duû vãö tên hiãûu PAM. Vç âènh cuía tên

hiãûu PAM naìy bàòng phàóng nãn ta coìn goüi laì tên hiãûu flat-top PAM.

Nãúu tên hiãûu PAM coï táön säú âuí låïn (tæïc laì khoaíng caïch giæîa caïc xung caûnh nhau âuí nhoí) thç

coï thãø khäi phuûc laûi tên hiãûu tæång tæû ban âáöu tæì tên hiãûu PAM.

- 44 -

http://www.ebook.edu.vn

- Chæång III -

Âënh lyï láúy máùu Shannon âæa ra giåïi haûn dæåïi cuía táön säú âoï laì hoàûc

S m f ≥ 2f s m ω ≥ 2ω ,

trong âoï laì táön säú cuía tên hiãûu PAM vaì laì táön säú cæûc âaûi cuía phäø tên hiãûu tæång tæû. S

f m

f

Træåìng håüp tên hiãûu tæång tæû laì tên hiãûu thäng daíi coï phäø tæì fL âãún fH thç táön säú láúy máùu âæåüc

choün nhæ sau:

H s L

f

n 1

2 f f

n

2

− ≤ ≤ trong âoï ⎟

⎟

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛

− =

H L

H

f f

f

n int

Vê duû: Âãø láúy máùu tên hiãûu thoaûi tæång tæû coï phäø tæì 0.3 - 3.4 kHz thç theo âënh lyï láúy máùu

tênh âæåüc n = int(3.4/3.1) = 1. Suy ra fs ≥ 6.8 kHz. Thæûc tãú, CCITT quy âënh fs = 8 kHz.

Hçnh 3.1 Tên hiãûu flat-top PAM

3.1.1 Láúy máùu tæû nhiãn (natural sampling)

Viãûc taûo ra tên hiãûu PAM coï âènh bàòng phàóng nhæ hçnh 3.1 ráút giäúng våïi láúy máùu tæû nhiãn,

trong âoï láúy máùu tæû nhiãn laì quaï trçnh nhán tên hiãûu tæång tæû våïi daîy xung láúy máùu pT(t). Daîy

xung láúy máùu pT(t) laì daîy xung vuäng tuáön hoaìn våïi chu kyì

S S m T =1/f , f ≥ 2f , âäü räüng

xung laì τ , chiãöu cao xung laì h = 1.

Coï thãø khai triãøn Fourier cho daîy xung láúy máùu nhæ sau:

t

T

2 jk

k

T

e

T

k

T

sin k

T

1

p (t)

π ∞ −

=−∞

∑ τ

π

τ

π

= τ

Tên hiãûu láúy máùu coï daûng:

f (t) f(t)p (t) S T =

Máût âäü phäø cuía tên hiãûu láúy máùu laì:

- 45 -

http://www.ebook.edu.vn

- Chæång III -

) 2 (

sin

( ) ( ) 2

1 ( ) T

F k

T

k

T

k

T

F F P

k

S

π

ω

τ

π

τ

π

τ

ω ω

π

ω = ∗ = ∑ −

∞

=−∞

Hçnh 3.2 trçnh baìy tên hiãûu tæång tæû, daîy xung láúy máùu, tên hiãûu láúy máùu vaì phäø cuía chuïng.

Âiãøm cáön læu yï trong træåìng håüp naìy laì âènh cuía tên hiãûu láúy máùu baïm theo sæû biãún thiãn cuía

tên hiãûu tæång tæû. Hçnh 3.2 a, c, e láön læåüt laì âäö thë cuía tên hiãûu tæång tæû, daîy xung láúy máùu vaì

tên hiãûu láúy máùu. Vê duû tên hiãûu tæång tæû laì tên hiãûu thäng tháúp våïi phäø coï daûng nhæ hçnh 3.2b.

Vç daîy xung láúy máùu tuáön hoaìn nãn phäø cuía daîy xung láúy máùu åí hçnh 3.2 d laì phäø råìi raûc,

bao gäöm caïc xung Dirac caïch âãöu nhau 1/T. Vaì vç daîy xung láúy máùu laì daîy xung vuäng tuáön

hoaìn nãn âæåìng bao cuía caïc xung Dirac laì phäø cuía mäüt xung vuäng âån daûng (sinx)/x. Theo

tênh cháút cua phe í ïp biãún âäøi Fourier thç pheïp nhán trong miãön thåìi gian tæång âæång våïi pheïp

cháûp trong miãön táön säú nãn phäø cuía tên hiãûu láúy máùu coï âæåüc bàòng caïch tênh nhæ trçnh baìy

trãn âáy vaì càn cæï vaìo âoï, ta coï âæåüc âäö thë phäø cuía tên hiãûu láúy máùu nhæ hçnh 3.2 f.

Tæì hçnh 3.2 f, ta tháúy phäø cuía tên hiãûu láúy máùu bao gäöm vä säú phiãn baín phäø cuía tên hiãûu

tæång tæû nàòm caïch nhau 2π/T . Nãúu táön säú láúy máùu khäng thoaí maîn âënh lyï láúy máùu

Shannon hoàûc

S m f ≥ 2f s m ω ≥ 2ω thç xaíy ra hiãûn tæåüng caïc phiãn baín phäø chäöng láún lãn

nhau. Ta goüi âáy laì hiãûn tæåüng chäöng phäø hay máûp måì phäø (aliasing).

Hçnh 3.2 Tên hiãûu láúy máùu tæû nhiãn vaì phäø

Viãûc thæûc hiãûn láúy máùu tæû nhiãn khaï dãù daìng, chè cáön mäüt chuyãøn maûch hai âáöu vaìo mäüt âáöu

ra tæång tæû (analog bilateral switch) nhæ chè ra trong hçnh 3.3. Mäüt vê duû cuía loaûi chuyãøn

maûch naìy laì 4016 (coï sàôn trong pháön cæïng cuía CMOS).

- 46 -