- Hình B (B Directional frame): Được suy ra từ cả hìn hI (hoặc P) trước và sau
1.2.6.TRUYỀN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH QUA VỆ TINH
Cáp phân phốiBộ kết hợp
1.2.6.TRUYỀN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH QUA VỆ TINH
Tín hiệu truyền hình có thể truyền qua vệ tinh bằng 2 phương pháp:
Tương tự, nhờ điều tần (FM).
Số, nhờ điều chế PSK (phase shift keng - dịch pha theo khóa).
Nếu xét trên quan điểm công suất phát, thì hệ thống số ưu việt hơn hệ thống tương tự khi tốc độ bit ≤50MB/s. Theo quy định quốc tế WARC (Worl Administrative Radio Conference), thì độ rộng kênh vệ tinh để truyền tín hiệu truyền hình ở băng Ku (12GHz) là 27MHz. Độ rộng băng tần 27MHz cho phép truyền tín hiệu số có tốc độ khoảng 36MB/s. Để truyền tín hiệu truyền hình số cần sử dụng phương pháp mã tiết kiệm. Có thể dùng hai kênh đồng thời để truyền các thành phần tín hiệu hình, do đó tốc độ bit toàn bộ tia tín hiệu có thể nâng gấp 2 lần.
Các hệ thống truyền qua vệ tinh thường công tác ở dải tần centimetre (cm), tần số cỡ GHz, ví dụ băng Ku: Phát từ mặt đất lên vệ tinh: 14÷14,5 GHz, phát từ vệ tinh xuống mặt đất: 11,7÷12,5GHz. Biến đổi tín hiệu từ băng tần cơ bản lên băng tần kênh truyền (cao tần) thường được thực hiện qua một vài lần điều chế. Đầu tiên tín hiệu video được điều chế bằng PSK (mã tiết kiệm) với việc sử dụng điều chế 2, 4 hoặc 8 trị.
Điều chế pha (phase modulation) dựa trên nguyên tắc biến đổi pha tải tần theo tín hiệu số: ) ( ) ( 0 0 0 1 t =A ω t+ϕ S ) ( ) ( 0 0 0 1 t =A ω t+ϕ +π S
Để máy thu nhận được 2 tín hiệu trên (tín hiệu phát song hành trên 2 kênh vệ tinh) cần phải tạo lại pha ban đầu của tải tần. Nếu không tạo lại được pha ban đầu, máy thu sẽ nhận thông tin sai. Điều này có thể xảy ra khi điều chế pha trực tiếp (sự thay đổi pha trực tiếp của tải tần tương ứng với phần tử nhị phân). Để khắc phục hiện tượng trên (không xác định được pha ban đầu trong tín hiệu thu) người ta sử dụng DPCM (điều chế vi sai), trong đó tín hiệu số được ánh xạ qua pha vi sai:
1
−
− =
Pha tải tần không phụ thuộc pha ban đầu. Phương pháp này đòi hỏi phải xác định thời gian một phần tử tín hiệu điều chế (xác định khoảng cách điều chế). Vì vậy nó có thể sử dụng khi truyền đồng bộ, trong đó sự thay đổi pha có thể xuất hiện đúng trong các thời điểm nhất định. Sự thay đổi pha là dịch pha, xuất hiện trong tín hiệu điều chế giữa đầu cuối 1 phần tử tín hiệu và bắt đầu phần tử tiếp theo.
Hình 1.34. Sự thay đổi pha trong tín hiệu điều chế pha vi sai tải tần.
Sự thay đổi pha có thể xuất hiện tại nhiều giá trị tức thời khác nhau của tải tần và do đó xuất hiện các khoảng năng lượng giữa sườn trước và sườn sau đặc tuyến điều chế, cho nên có thể làm tăng độ méo tín hiệu. Để loại trừ méo, cần đảm bảo đồng bộ giữa đặc tuyến điều chế và tải tần.
Hình 1.35. a) Bước nhảy tải tần cực đại.
b) Bước nhảy tại thời điểm tải tần có giá trị 0. c) Mật độ phổ của bước nhảy pha
Khi truyền các tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh, thường dùng điều chế pha 2, 4 và 8 trị (thường dùng nhất là điều chế 4 trị). Để thực hiện điều chế pha 4 trị, cần xác định khả năng 4 lần thay đổi pha với d=π/2. Mỗi lần thay đổi pha sẽ sắp xếp 1 đôi symbol nhị phân. Tín hiệu điều chế số được chia thành đôi bit để thay đổi pha tải tần. Trong thực tế, có thể dùng 2 loại sắp xếp như vậy (2 biến thể của mã điều chế). Trong trường hợp sắp xếp như trên, nếu xuất hiện sai pha do nhiễu, thì chỉ bị phá bỏ 1 bit.
c) b) a) 0 ω ωη = t t F(η) 0 0. 1 5 1. 5 2
Điều chế pha tải tần được thực hiện theo 2 phần tử số liệu với tốc độ nhỏ hơn ½ tốc độ bit của tín hiệu. Các đặc tuyến tín hiệu điều chế theo cả 2 biến thể mã (cho tín hiệu số) được cho trên hình 1.35.
Trường hợp dùng mã theo biến thể B, tín hiệu điều chế chiếm độ rộng băng tần lớn hơn so với trường hợp A. Mã B có đặc tính đồng bộ tốt hơn, vì sự thay đổi pha xuất hiện ở mỗi đôi bit truyền. Trong trường hợp A, sự lặp lại nhiều lần đôi bit 00 có thể gây ra mất đồng bộ giữa máy phát và máy thu. Sức chịu đựng nhiễu của cả hai loại A, B là như nhau, nhưng thấp hơn trường hợp điều chế pha 2 trị, vì khi pha vi sai (tải tin) nhỏ đi sẽ làm thay đổi pha (do nhiễu có trị nhỏ hơn).
Hình 1.36. a) Tín hiệu điều chế số.
b) Tín hiệu điều chế theo loại A. c) Tín hiệu điều chế theo loại B.
Bằng cách tương tự, có thể tạo ra tín hiệu bằng cách điều chế pha 2 và 8 trị. Đối với điều chế pha 2 trị, sự thay đổi pha (d=π) dùng để sắp xếp symbol 0 và 1, còn với điều chế pha 8 trị sẽ có 8 trị khác nhau về pha (cách nhau d=π/4) và được sắp xếp cho mỗi 3 bit tương ứng.
Điều chế pha của tải tần (cao tần) với tín hiệu video được thực hiện bằng PSK. Điều chế và giải điều chế được thực hiện trong mạch chung, gọi là modem (modem: modulation-demodulation). Các bộ điều chế có thể làm việc trong mạch điều chế pha tương tự (có dịch pha 900) theo đặc tuyến bình phương và tổng các đặc tuyến. Nó cũng có thể làm việc bằng chuyển mạch có dịch pha (đặc tuyến tải tần và tổng các đặc tuyến). Có 3 phương pháp giải điều chế các tín hiệu bằng PSK: (1) tự hiệp biến (autocorrelation), (2) hiệp biến (correlation) và (3) liên kết (coherent) - phương pháp tự
hiệp biến xác định pha vi sai tín hiệu tải tần (giữa các pha sau với nhau) bằng các phần tử tín hiệu điều chế liên tiếp. Phương pháp hiệp biến so sánh pha tín hiệu thu với pha của 2 tín hiệu (vuông góc với nhau) tải tần chuẩn (tạo từ bộ dao động địa phương). Phương pháp lên kết, còn gọi là tách sóng đồng bộ, so sánh pha tín hiệu thu với pha tín hiệu chuẩn (tạo từ máy thu). Phương pháp này có sức chịu đựng nhiễu trên đường truyền lớn nhất.