Ứng dụng của điều chế PSK vào truyền hình số

 Tín hiệu truyền hình số có thể truyền theo 3 phương thức: phát sóng mặt đất sử dụng anten thông thường, phát sóng qua vệ tinh sử dụng anten vệ tinh, hoặc cáp CATV, IPTV..  Méo phi tu

ĐỀ TÀI:

CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK ỨNG DỤNG TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ

BÁO CÁO

Giảng viên hướng dẫn : GV NGUYỄN THỊ THU HIÊN

Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm 4

Tổng quan về truyền hình số

Kết luận Tổng quan về các phương thức điều chế số

Các phương thức điều chế PSK

 Khái niệm:

 Truyền hình số là tên gọi một hệ thống truyền hình mới mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ Studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số

 Tín hiệu truyền hình số có thể truyền theo 3 phương thức:

phát sóng mặt đất (sử dụng anten thông thường), phát sóng qua vệ tinh (sử dụng anten vệ tinh), hoặc cáp (CATV, IPTV) Truyền hình số sử dụng phương thức phát sóng mặt đất được gọi là truyền hình số mặt đất

 Các đặc trưng cơ bản

 Băng tần: yêu cầu băng tần rộng hơn truyền hình tương tự tuy nhiên với kỹ thuật nén , cho phép giảm độ rộng băng tần xuống đáng kể

 Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm: khả năng chống nhiễu trong quá trình

xử lý tại các khâu truyền dẫn và ghi Chương trình có các chức năng biên tập phức tạp - cần nhiều lần đọc và ghi sẽ đặc biệt có ích

 Méo phi tuyến: Tín hiệu số không bị ảnh hưởng bởi méo phi

tuyến trong quá trình ghi và truyền

 Xử lý tín hiệu: Tín hiệu số có thể được chuyển đổi và xử lý tốt các chức năng mà hệ thống tương tự không làm được hoặc gặp nhiều khó khăn

Ưu điểm so với truyền hình tương tự:

 Có khả năng phát hiện lỗi và sửa sai.

 Tính phân cấp ( HDTV + SDTV).

 Thu di động tốt Người xem dù đi trên ôtô, tàu hỏa vẫn xem được các chương trình truyền hình Sở dĩ như vậy là do xử lý tốt hiện tượng Doppler.

 Truyền tải được nhiều loại thông tin

 Ít nhạy với nhiễu và các dạng méo xảy ra trên đường truyền.

Các trình tự điều chế được phân loại thành hai phân nhóm lớn: Biên cố định và biên không cố định.

Trong lớp biên cố định, có 3 lớp con: FSK, PSK và CPM

Trong lớp biên không cố định, cũng có 3 lớp con: ASK, QAM và các điều chế biên không cố định khác nữa

o Trong các trình tự đã được liệt kê, ASK, PSK và FSK là các điều chế cơ bản, còn MSK, GMSK, CPM, MHPM và QAM, v.v là các trình tự nâng cao

o QPSK được quan tâm nhất bởi khả năng tránh di pha đột ngột 180° và cho phép giải điều chế vi sai

Hình 1: Phân loại 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

dữ liệu vào:

 Khi Data bit = 1 sẽ điều khiển khoá K đóng (Hình 2a), sóng

ASK nhận được ở lối ra chính là sóng mang truyền qua, có

biên độ bằng biên độ sóng mang (Hình 2b).

 Khi Data bit = 0 sẽ điều khiển khoá K ngắt, sóng mang không truyền qua khoá Tín hiệu ASK có biên độ = 0.

Hình 2: Phương pháp điều chế ASK

 Phương pháp điều chế FSK (Hình 3) cho phép tạo tín hiệu FSK

dạng sin với hai tần số Giá trị tần số của tín hiệu ASK tuỳ thuộc giá trị bit tài liệu.

 Khi Data bit = 1, điều khiển khoá K ở vị trí nối sóng mang tần

số F1 với lối ra FSK.

 Khi Data bit = 0, điều khiển khoá K ở vị trí nối sóng mang tần

số F2 với lối ra FSK.

Hình 3: Phương pháp điều chế FSK

 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 dữ liệu đầu vào:

 Khi Data bit = 1, điều khiển sơ đồ cho sóng BPSK cùng 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

 Phương pháp điều chế 4-PSK hay QPSK (Quadrature PSK) được giới thiệu

trên Hình 5 Tổ hợp 2 bit liền nhau này được gọi là Dibit có độ dài 2 khoảng

 Tín hiệu tài liệu Q (bậc 2 – Quadrature) gồm các mức thế ứng với giá trị

bit thứ hai của cặp bit khảo sát

Tiêu chí lựa chọn phương thức điều chế:

 Hiệu quả công suất.

 Hiệu suất độ rộng băng thông.

 Hiệu quả phổ Nyquist.

 Hiệu quả phổ null-null

 Hiệu quả phổ phần trăm.

 Độ phức tạp của hệ thống

 Điều chế khóa dịch pha nhị phân (BPSK)

Dạng tín hiệu BPSK được biểu diễn như sau:

Biến đổi thành hai thành phần và

Hay có thể biểu diễn ngắn gọn hơn:

( )

i

 Để quyết định tín hiệu vào thu được là 0 hay 1 ta chia không gian tín hiệu thành 2 vùng:

 Vùng Z1: Các điểm gần bản tin nhất (ứng với 0 ).

 Vùng Z2: Các điểm gần bản tin nhất ( ứng với bit 1).

 Xác suất lỗi mà khi phát tín hiệu 1 mà máy thu quyết định là 0.

 Điều chế pha vi sai ( DQPSK )

 Thuộc loại điều chế không đồng bộ ( tức là không cần xác định

pha của sóng mang đến ) là sử dụng mã vi phân dựa trên tính chất là hiệu pha của 2 ký hiệu liên tiếp không phụ thuộc vào pha sóng tới

 Điều chế DPSK là dạng điều chế mà phương pháp giải điều

chế không cần phải là dạng kết hợp với mục đích là giảm độ phức tạp của máy thu

 Xét ví dụ: Trước hết tạo mã nhị phân

 Dãy mã vi phân dk :110110111

 Pha được phát: 00 00 000

π

k d

 Điều chế OQPSK( Offset: QPSK dịch thời)

 Điều chế QPSK làm thay đổi pha sóng mang giữa hai ký hiệu Để khắc phục nhược điểm này, ta có thể sử dụng bộ khuếch đại ở vùng tuyến tính, nhưng điều này dẫn đến tiêu tốn nhiều công suất.

 Giải pháp khác để khắc phục nhược điểm này là, đưa thêm phần

tử trễ Tb vào một trong hai nhánh điều chế BPSK trong sơ đồ điều chế QPSK.

Hình 6: Sơ đồ điều chế OQPSK

 Với tốc độ truyền dữ liệu là: Rb = Ta thấy, đường bao chính

của phổ tín hiệu OQPSK và QPSK hẹp hơn phổ tín hiệu BPSK

và MSK.

Hình 7: Mật độ phổ công suất của OQPSK

 Điều chế QPSK có thể hiểu là điều chế PSK với M=4 Do vậy ta có thể viết công thức cho sóng mang được điều chế 4-PSK như sau:

Tín hiệu biểu diễn sau khi có chung hàm trực chuẩn:

 Các phần tử của các vectơ tín hiệu: và có các giá trị được tổng kết ở bảng sau Hai cột đầu của bảng cho ta các cặp bit và pha tương ứng của tín hiệu QPSK.

Bảng 1: Bảng vecto ở không gian tín hiệu QPSK

CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK

 Từ khảo sát ở trên ta thấy một tín hiệu QPSK được đặc trưng bởi một không gian 2 chiều ( N=2 ) và bốn điểm bản tin ( M=4 ) như hình vẽ sau:

Hình 8: Không gian tín hiệu của QPSK

CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK

Hình 9: Quá trình hình thành sóng QPSK

CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK

 Băng thông của tín hiệu QPSK BW= giảm một nửa so với băng thông của tín hiệu BPSK.

Hình 10: Mật độ phổ xác suất tín hiệu QPSK

CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK

 Một số ứng dụng của PSK vào truyền hình số:

Là thành phần điều chế sóng mang cho hệ truyền hình

 Ứng dụng của các phương thức này cụ thể vào từng

môi trường truyền hình số thích hợp sao cho chất lượng là tối ưu nhất.

Thank You for Listening !!!