Ứng dụng của điều chế PSK vào truyền hình số

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK ỨNG DỤNG TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ Giảng viên hướng dẫn : GV NGUYỄN THỊ THU HIÊN Nhóm sinh viên thực : Nhóm NỘI DUNG BÁO CÁO Tổng quan truyền hình số Tổng quan phương thức điều chế số Các phương thức điều chế PSK Kết luận TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ  Khái niệm:  Truyền hình số tên gọi hệ thống truyền hình mà tất thiết bị kỹ thuật từ Studio máy thu làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số  Tín hiệu truyền hình số truyền theo phương thức: phát sóng mặt đất (sử dụng anten thông thường), phát sóng qua vệ tinh (sử dụng anten vệ tinh), cáp (CATV, IPTV) Truyền hình số sử dụng phương thức phát sóng mặt đất gọi truyền hình số mặt đất TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ  Các đặc trưng  Băng tần: yêu cầu băng tần rộng truyền hình tương tự nhiên với kỹ thuật nén , cho phép giảm độ rộng băng tần xuống đáng kể  Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm: khả chống nhiễu trình xử lý khâu truyền dẫn ghi Chương trình có chức biên tập phức tạp - cần nhiều lần đọc ghi đặc biệt có ích  Méo phi tuyến: Tín hiệu số không bị ảnh hưởng méo phi tuyến trình ghi truyền  Xử lý tín hiệu: Tín hiệu số chuyển đổi xử lý tốt chức mà hệ thống tương tự không làm gặp nhiều khó khăn TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ Ưu điểm so với truyền hình tương tự:  Có khả phát lỗi sửa sai  Tính phân cấp ( HDTV + SDTV)  Thu di động tốt Người xem dù ôtô, tàu hỏa xem chương trình truyền hình Sở dĩ xử lý tốt tượng Doppler  Truyền tải nhiều loại thông tin  Ít nhạy với nhiễu dạng méo xảy đường truyền TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ SỐ  Các trình tự điều chế phân loại thành hai phân nhóm lớn: Biên cố định biên không cố định  Trong lớp biên cố định, có lớp con: FSK, PSK CPM  Trong lớp biên không cố định, có lớp con: ASK, QAM điều chế biên không cố định khác o Trong trình tự liệt kê, ASK, PSK FSK điều chế bản, MSK, GMSK, CPM, MHPM QAM, v.v trình tự nâng cao o QPSK quan tâm khả tránh di pha đột ngột 180° cho phép giải điều chế vi sai TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ SỐ Hình 1: Phân loại phương thức điều chế số TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ SỐ  Phương pháp điều chế ASK (Hình 2) cho phép tạo tín hiệu ASK dạng sin với hai biên độ Biên độ tín hiệu ASK tuỳ thuộc giá trị bit liệu vào:  Khi Data bit = điều khiển khoá K đóng (Hình 2a), sóng ASK nhận lối sóng mang truyền qua, có biên độ biên độ sóng mang (Hình 2b)  Khi Data bit = điều khiển khoá K ngắt, sóng mang không truyền qua khoá Tín hiệu ASK có biên độ = Hình 2: Phương pháp điều chế ASK TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ SỐ  Phương pháp điều chế FSK (Hình 3) cho phép tạo tín hiệu FSK dạng sin với hai tần số Giá trị tần số tín hiệu ASK tuỳ thuộc giá trị bit tài liệu  Khi Data bit = 1, điều khiển khoá K vị trí nối sóng mang tần số F1 với lối FSK  Khi Data bit = 0, điều khiển khoá K vị trí nối sóng mang tần số F2 với lối FSK Hình 3: Phương pháp điều chế FSK TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ SỐ  Phương pháp điều chế 2-PSK hay BPSK (Binary PSK) Sơ đồ tạo tín hiệu BPSK dạng sin với hai giá trị pha tuỳ thuộc giá trị bit liệu đầu vào:  Khi Data bit = 1, điều khiển sơ đồ cho sóng BPSK pha với sóng mang  Khi Data bit = 0, điều khiển sơ đồ cho sóng BPSK ngược pha (1800) với sóng mang Hình 4: Phương pháp điều chế BPSK 10 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ SỐ  Tiêu chí lựa chọn phương thức điều chế:  Hiệu công suất  Hiệu suất độ rộng băng thông  Hiệu phổ Nyquist  Hiệu phổ null-null  Hiệu phổ phần trăm  Độ phức tạp hệ thống 12 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK  Điều chế khóa dịch pha nhị phân (BPSK) Dạng tín hiệu BPSK biểu diễn sau: Biến đổi Si (t ) thành hai thành phần S1 (t ) S (t ) Hay biểu diễn ngắn gọn hơn: 13 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK  Để định tín hiệu vào thu hay ta chia không gian tín hiệu thành vùng:  Vùng Z1: Các điểm gần tin + Eb (ứng với )  Vùng Z2: Các điểm gần tin − Eb ( ứng với bit 1)  Xác suất lỗi mà phát tín hiệu mà máy thu định 14 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK  Điều chế pha vi sai ( DQPSK )  Thuộc loại điều chế không đồng ( tức không cần xác định pha sóng mang đến ) sử dụng mã vi phân dựa tính chất hiệu pha ký hiệu liên tiếp không phụ thuộc vào pha sóng tới  Điều chế DPSK dạng điều chế mà phương pháp giải điều chế không cần phải dạng kết hợp với mục đích giảm độ phức tạp máy thu 15 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK  Xét ví dụ: Trước hết tạo mã nhị phân d k π  Dãy mã vi phân dk :110110111  Pha phát: 00 00π 000 π 16 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK  Điều chế OQPSK( Offset: QPSK dịch thời)  Điều chế QPSK làm thay đổi pha sóng mang hai ký hiệu Để khắc phục nhược điểm này, ta sử dụng khuếch đại vùng tuyến tính, điều dẫn đến tiêu tốn nhiều công suất  Giải pháp khác để khắc phục nhược điểm là, đưa thêm phần tử trễ Tb vào hai nhánh điều chế BPSK sơ đồ điều chế QPSK Hình 6: Sơ đồ điều chế OQPSK 17 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK Hình 7: Mật độ phổ công suất OQPSK  Với tốc độ truyền liệu là: Rb = Ta thấy, đường bao phổ tín hiệu OQPSK QPSK hẹp phổ tín hiệu BPSK MSK 18 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK  Điều chế QPSK hiểu điều chế PSK với M=4 Do ta viết công thức cho sóng mang điều chế 4-PSK sau:  Tín hiệu biểu diễn sau có chung hàm trực chuẩn: 19 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK  Các phần tử vectơ tín hiệu: có giá trị tổng kết bảng sau Hai cột đầu bảng cho ta cặp bit pha tương ứng tín hiệu QPSK Bảng 1: Bảng vecto không gian tín hiệu QPSK 20 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK  Từ khảo sát ta thấy tín hiệu QPSK đặc trưng không gian chiều ( N=2 ) bốn điểm tin ( M=4 ) hình vẽ sau: Hình 8: Không gian tín hiệu QPSK CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK Hình 9: Quá trình hình thành sóng QPSK CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK Hình 10: Mật độ phổ xác suất tín hiệu QPSK  Băng thông tín hiệu QPSK BW= giảm nửa so với băng thông tín hiệu BPSK CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK  Một số ứng dụng PSK vào truyền hình số:  Là thành phần điều chế sóng mang cho hệ truyền hình NTSC  QPSK phương thức tối ưu để truyền tín hiệu qua kênh vệ tinh  Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất: ATSC, DVB-T ISDB-T Ba tiêu chuẩn có điểm giống sử dụng chuẩn nén MPEG-2 cho tín hiệu video sóng mang thành phần điều chế QPSK, DQPSK QAM KẾT LUẬN  Đề tài phân tích cụ thể :  Tổng quan truyền hình số  Các phần mô tả, phổ tần, điều chế giải điều chế phương thức điều chế PSK cụ thể  Ứng dụng phương thức cụ thể vào môi trường truyền hình số thích hợp cho chất lượng tối ưu Thank You for Listening !!! ... CÁO Tổng quan truyền hình số Tổng quan phương thức điều chế số Các phương thức điều chế PSK Kết luận TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ  Khái niệm:  Truyền hình số tên gọi hệ thống truyền hình mà tất... thêm phần tử trễ Tb vào hai nhánh điều chế BPSK sơ đồ điều chế QPSK Hình 6: Sơ đồ điều chế OQPSK 17 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK Hình 7: Mật độ phổ công suất OQPSK  Với tốc độ truyền liệu là: Rb... CHẾ PSK  Một số ứng dụng PSK vào truyền hình số:  Là thành phần điều chế sóng mang cho hệ truyền hình NTSC  QPSK phương thức tối ưu để truyền tín hiệu qua kênh vệ tinh  Các tiêu chuẩn truyền