HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG 1

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 hiện

: Nhóm 4


NỘI DUNG BÁO CÁO

Tổng quan về truyền hình số
Tổng quan về các phương thức điều chế số
Các phương thức điều chế PSK
Kết luận

2


TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ
 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.

3


TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ
 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.
4


TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ
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.

5


TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ SỐ
 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.

6


TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ SỐ

Hình 1: Phân loại các phương thức điều chế số
7



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
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
8


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 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
9


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 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
10


TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ SỐ
 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
bit.
 Dữ liệu nhị phân trước khi đưa vào sơ đồ điều chế được tạo mã Dibit nhờ
trigger đếm đôi đơn giản. Mã Dibit được biểu thị bằng tín hiệu I và Q:
 Tín hiệu tài liệu I (cùng pha – In Phase) gồm các mức thế ứng với giá trị
bit đầu của cặp bit khảo sát.
 Tín hiệu tài liệu Q (bậc 2 – Quadrature) gồm các mức thế ứng với giá trị
bit thứ hai của cặp bit khảo sát.

Hình 5: Phương pháp điều chế QPSK
11


TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ SỐ
 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.

12


CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK
 Điều chế khóa dịch pha nhị phân (BPSK)
Dạng tín hiệu BPSK được biểu diễn như sau:

Biến đổi Si (t ) thành hai thành phần S1 (t ) và S 2 (t )
Hay có thể biểu diễn ngắn gọn hơn:

13


CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK
 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 + Eb nhất (ứng với 0 ).
 Vùng Z2: Các điểm gần bản tin − Eb nhất ( ứng với bit 1).

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

14


CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK
 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.

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 được 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 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
17


CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK

.

Hình 7: Mật độ phổ công suất của 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.
18


CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK
 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:

19


CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK

 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
20


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

Hình 10: Mật độ phổ xác suất tín hiệu QPSK
 Băng thông của tín hiệu QPSK BW= giảm một nửa so với băng
thông của tín hiệu BPSK.


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
NTSC.
 QPSK là phương thức tối ưu để truyền tín hiệu qua kênh
vệ tinh.
 Các tiêu chuẩn về truyền hình số mặt đất: ATSC, DVB-T và
ISDB-T. Ba tiêu chuẩn trên có điểm giống nhau là sử dụng
chuẩn nén MPEG-2 cho tín hiệu video các sóng mang
thành phần được điều chế QPSK, DQPSK hoặc QAM.


KẾT LUẬN

 Đề tài đã phân tích cụ thể :
 Tổng quan về truyền hình số.
 Các phần mô tả, phổ tần, điều chế và giải điều chế của
các phương thức điều chế PSK cụ thể.
 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.