Phân Bố Sóng Mang Của Dvb-T (Chưa Chèn Khoảng Bảo Vệ)

OFDM symbol

Thời gian

OFDM symbol

Sóng mang con

Băng thông kênh

Tần số

Hình 2.9. Phân bố sóng mang của DVB-T (chưa chèn khoảng bảo vệ)

Như vậy trong một symbol OFDM sẽ chứa:

- Các sóng mang dữ liệu (video, audio,...) được điều chế M-QAM. Số lượng các sóng mang dữ liệu này chỉ có 6048 với 8K, và 1512 với 2K.

- Các pilot (sóng mang) liên tục: bao gồm 177 pilot với 8K, và 45 pilot với 2K. Các pilot này có vị trí cố định trong dải tần 8MHz và cố định trong biểu đồ chòm sao để đầu thu sửa lỗi tần số, tự động điều chỉnh tần số (AFC) sửa lỗi pha.

- Các pilot (sóng mang) rời rạc (phân tán): bao gồm 524 pilot với 8K, và 131 pilot với 2K có vị trí cố định trong biểu đồ chòm sao. Chúng không có vị trí cố định trong miền tần số, nhưng được trải đều trong dải thông 8MHz. Bên máy thu khi nhận được các thông tin từ các pilot này sẽ tự động điều chỉnh để đạt được "đáp ứng kênh" tốt nhất và thực hiện việc hiệu chỉnh (nếu cần).

- Các sóng mang thông số phát TPS (Transmission Parameter Signalling) chứa nhóm thông số phát được điều chế BPSK vì thế trên biểu đồ chòm sao, chúng nằm trên trục thực. Sóng mang TPS bao gồm 68 sóng mang trong chế độ 8K và 17 sóng mang trong chế độ 2K. Các sóng mang TPS này không những có vị trí cố định trên biểu đồ chòm sao, mà còn hoàn toàn cố định ở các vị trí xác định trong dải tần 8MHz.

2.2.6. Khoảng bảo vệ

Trong thực tế khi khoảng tổ hợp thu được trải dài theo 2 symbol thì không chỉ có nhiễu giữa các symbol (ISI) mà còn cả nhiễu tương hỗ giữa các sóng mang (ICI). Để tránh điều này người ta chèn thêm khoảng bảo vệ (Guard Interval duration) Tg trước mỗi symbol để đảm bảo các thông tin là đến từ cùng một symbol và xuất hiện cố định.

Thời gian

Băng thông kênh

T ần sầ

Hình 2.10. Phân bố sóng mang khi chèn thêm khoảng thời gian bảo vệ

Mỗi khoảng symbol được kéo dài thêm vì thế nó sẽ vượt quá khoảng tổ hợp của máy thu Tu. Như vậy đoạn thêm vào tại phần đầu của symbol để tạo nên khoảng bảo vệ sẽ giống với đoạn có cùng độ dài tại cuối symbol. Miễn là trễ không vượt quá đoạn bảo vệ, tất cả thành phần tín hiệu trong khoảng tổ hợp sẽ đến từ cùng một symbol và tiêu chuẩn trực giao được thoả mãn. ICI và ISI chỉ xảy ra khi trễ vượt quá khoảng bảo vệ.

Độ dài khoảng bảo vệ được lựa chọn sao cho phù hợp với mức độ thu đa đường (multipath) của máy thu. Việc chèn khoảng thời gian bảo vệ được thực hiện tại phía phát. Khoảng thời gian bảo vệ Tg có các giá trị khác nhau theo quy định của DVB-T [1]: 1/4Tu, 1/8Tu, 1/16Tu và 1/32Tu. Khi chênh lệch thời gian của các tia sóng đến đầu thu không vượt quá khoảng thời gian bảo vệ Tg, thì máy thu hoàn toàn khắc phục tốt hiện tượng phản xạ.

2.2.7. Mạng đơn tần SFN

Khả năng thiết lập các mạng đơn tần SFN là một trong những mặt nổi bật của COFDM.

Mạng đơn tần SFN hoạt động dựa trên các máy phát đồng kênh. Các máy phát này phát cùng một tín hiệu tại bất kỹ thời điểm nào và tới bất kỳ điểm nào trong vùng phục vụ.

Có 3 quy tắc cơ bản đối với mạng đơn tần là mỗi máy phát trong mạng đơn tần sẽ phát:

- Cùng một tần số.

- Cùng một thời điểm.

- Cùng phát đi một dòng thông tin.

Lợi ích rõ ràng của SFN là ta có thể sử dụng 3 hay 4 máy phát bố trí theo địa hình để phủ sóng một khu vực bất kỳ. Một vùng có thể không nhận được tín hiệu của máy phát này nhưng lại có thể nằm trong vùng phủ sóng của máy phát khác.

2.3. Mã hóa kênh và điều chế trong DVB – T

Định vị ( Mapper)

Mã hóa trong

Ghép xen trong

Phân tán năng lượng

Mã hóa ngoài

Ghép xen ngoài

Tách sóng MPEG

Chèn khoảng bảo vệ

Thích ứng khung

OFDM

Lọc Band Pass

Lọc FIR

Khuếch đại

Hình 2.11. Sơ đồ khối thực tế bên trong máy phát DVB – T

2.3.1. Phân tán năng lượng

Dòng số vào của hệ thống được tổ chức thành các gói có độ dài cố định chính là đầu ra của bộ ghép truyền dẫn các dòng MPEG – 2. Chiều dài tổng cộng của mỗi gói sau bộ ghép là 188 byte, trong đó có một byte chứa từ mã đồng bộ. Thứ tự xử lý ở phía phát luôn luôn theo thứ tự từ bit MSB ( bit 0 ) của byte chứa từ mã đồng bộ. Để đảm bảo các chuyển đổi nhị phân được thực hiện chính xác thì dữ liệu của khối ghép kênh MPEG – 2 đầu vào hệ thống được mã hóa.

Dữ liệu vào: 1011100xxxxxxxx… Dãy PRBS: 00000011

Đa thức bộ tạo chuỗi PRBS là 1 + X14 + X15

Việc nạp dãy 100101010000000 vào thanh ghi PRBS được bắt đầu tại đầu của mỗi lượt 8 gói truyền dẫn. Để cũng cấp tín hiệu khởi tạo cho bộ descrambler, byte đồng bộ của gói truyền dẫn đầu tiên trong nhóm 8 gói có các bit được đảo lại. Toàn bộ quá trình được gọi là quá trình thích nghi ghép truyền dẫn.

Bit đầu tiên tại đầu ra bộ tạo PRBS sẽ là bit đầu tiên (MBS) của byte đầu tiên sau byte từ mã đồng bộ đã được đảo. Để hỗ trợ thêm các chức năng đồng bộ, trong thời gian của các byte đồng bộ của 7 gói truyền dẫn ngay sau đó, chuỗi PBRS vẫn được tạo nhưng lại không lấy ra khiến các byte đồng bộ này không được ngẫu nhiên hóa. Vì thế chu kỳ của PRBS là 1503 byte.

Quá trình ngẫu nhiên hóa cũng ở trạng thái tích cực khi dòng bit đầu vào bộ điều chế không tồn tại hoặc không cùng định dạng với dòng bit MPEG – 2.

2.3.2. Mã ngoài và tráo ngoài

Mã ngoài và tráo ngoài sẽ được thực hiện trên cấu trúc gói đầu vào theo hình vẽ (2.12a). Mã rút ngắn reed – solomon RS(204,188,t=8) được thực hiện với từng

SYNC

byte

gói đã được ngẫu nhiên hóa (188 byte) như hình (2.12b) để tạo ra gói có tính chống lỗi. Mã RS cũng được thực hiện với byte đồng bộ. Gói dữ liệu đó có thể được đảo hoặc không đảo.

Dữ liệu sau khi ghép truyền dẫn MPEG – 2 187 byte

Đa thức mã:

Hình 2.12a. Gói sau ghép truyền dẫn MPEG – 2

g xx 0x 1....x 15 

Đa thức tạo thường: p(x) = x8 + x4 + x3 + x2 + x1

Mã RS rút ngắn được thực hiện bằng cách thêm vào 51 byte thiết lập 0 trước các byte thông tin tại đầu vào bộ mã hóa. Sau thủ tục mã hóa RS, các byte NULL này sẽ được loại bỏ để có được từ mã dài 204 byte.

8 gói sau ghép truyền dẫn

		Chu kỳ PRBS 1503 byte
SYNC1	Dữ liệu ngẫu nhiên hóa 187 byte	SYNC2	Dữ liệu ngẫu nhiên hóa 187 byte	SYNC8	Dữ liệu ngẫu nhiên hóa 187 byte	SYNC1

Có thể bạn quan tâm!

• Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam - 1
• Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam - 2
• Giới Thiệu Về Truyền Hình Số Mặt Đất Dvb – T
• = 1,2,3,4 Tương Ứng Là Các Ký Tự Được Phát Đi Là "00", "01", "11", "10"
• Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam - 6
• Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam - 7

Xem toàn bộ 58 trang tài liệu này.

Hình 2.12b. Các gói truyền dẫn đã được ngẫu nhiên hóa

Hệ thống thực hiện việc tráo byte theo mã xoắn với độ sâu l=12 với các gói đã có tính chống lỗi tạo ra một cấu trúc dữ liệu được tráo trộn.

2.3.3. Mã trong

Hệ thống sẽ sử dụng đến một tập hợp các mã chập đục lỗ dựa trên một mã chập gốc có tốc độ mã là với 64 trạng thái. Điều này cho phép sự lựa chọn hợp lý nhất có khả năng sửa lỗi của hệ thống với một kênh cho trước hay một tốc độ dữ liệu cho trước trong cr mode truyền phân cấp và không phân cấp. Các đa thức sinh mã chập gốc của bộ tạo mã là:

Đầu ra X: G1 = 171OCT Đầu ra Y: G2 = 133OCT

Nếu sử dụng truyền dẫn phân cấp thi mỗi bộ mã hóa kênh (trong hai bộ song song) có thể có tốc độ mã riêng rẽ. Mã chập gốc không chỉ có tốc độ ½ mà còn có tốc độ mã 2/3, 3/4,5/6, và 7/8.

2.3.4. Tráo trong

Tráo trong bao gồm quá trình tráo bit trước và tráo symbol sau. Cả hai quá trình đều thực hiện tráo các khôi bit dữ liệu.

2.3.4.1 Tráo bit

Đầu vào bộ tráo trong có thể có tới hai đầu vào, được tách thành 2,4 hoặc 6

dòng con theo thứ tự điều chế và loại điều chế. Trong mode không phân cấp, dòng bit vào duy nhất được tách ra thành v dòng bit con, v = 2 khi điều chế QPSK, v = 4 khi điều chế 16-QAM và v = 8 khi điều chế 64-QAM. Trong mode điều chế phân cấp, cả hai dòng ưu tiên thấp thành 4 dòng con. Điều này được thực hiện với cả hai chế độ điều chế QAM đồng nhất và không đồng nhất.

2.3.4.2 Tráo symbol

Mục đích của tráo symbol là ánh xạ các từ mã v bit lên 1512 sóng mang (trong mode 2k) hay 6048 sóng mang (trong mode 8k) thuộc một symbol OFDM. Bộ tráo symbol thực hiện tráo các khối 1512 hay 6048 symbol dữ liệu.

Vì thế, trong mode 2k, 12 nhóm * 126 từ dữ liệu bộ tráo bit được đọc tuần tự vào vecto Y = (y’0,y’1, y’2, …..y’1511) và trong mode 8k tương tự là vector Y= (y’0,y’1, y’2,……….y’6047) được đọc tuần tự từ 48 nhóm * 126 từ dữ liệu.

Đầu ra bộ tráo là vector Y = (y’0,y’1, y’2, …..y’max-1) được định nghĩa: YH(q) = y’q với các symbol chẵn ( q = 0,1 … Nmax-1 )

Yq = y’H(q) với các symbol lẻ ( q = 0,1 … Nmax-1 )

Chỉ số symbol xác định vị trí symbol OFDM trong khung OFDM là hàm hoán vị. Một vector Ri được tạo ra từ vector R’i bằng các hoán vị bit như trong hai bảng sau.

Các vị trí bit R’i

9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
Các vị trị bit Ri	0	7	5	1	8	2	6	9	3	4

Bảng 2.3. Các hoán vị trong mode 2k

Các vị trí bit R’i

11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
Các vị trị bit Ri	5	11	3	0	10	8	6	9	2	4	1	7

Bảng 2.4. Các hoán vị trong mode 8k

2.3.5. Hàm tín hiệu COFDM trong chuẩn DVB – T

Tín hiệu phát được tổ chức thành các khung. Mỗi khung có chu kỳ Tf chứa 68 symbol OFDM. Bốn khung như vậy tạo thành một siêu khung.

Mỗi symbol được tạo thành bởi một tập các sóng mang con. Trong mode 2k số sóng mang con là k = 1705 và mode 8k là k = 6817. Mỗi sóng mang có khoảng thời gian tồn tại Ts, bao gồm hai phần là thời gian hữu ích cho thông tin TU và thời

gian phòng vệ nằm ngay trước TU và chứa phần sườn giảm của tín hiệu trong TU. Có thể có các lựa chọn sau cho khoảng phòng vệ .

Mode

8k				2k
/TU	1/4	1/8	1/16	1/32	1/4	1/8	1/16	1/32
TU s	896				224
s	224	112	56	28	56	28	14	7
Ts =Tu + s	1120	1008	952	924	280	252	238	231

Bảng 2.5. Các giá trị của các khoảng phòng vệ

Khoảng bảo vệ

Phần chính của chu kỳ

symbol

TU

dạng.

Hình 2.13. Thời gian một symbol đã chèn khoảng bảo vệ

Tín hiệu được tổ chức thành các khung gồm 68 symbol OFDM nên hàm có

 67 kmax

stsmt

xm,k,l,

t

m0

Trong đó:

m0 l0 kkmin

m,l,k

K: số sóng mang.

l: chỉ số symbol OFDM trong một khung. m: chỉ số khung truyền.

k: chỉ số sóng mang trong một symbol.

Xm,l,k: symbol tổ hợp cho sóng mang thứ k của symbol dữ liệu thứ l trong khung thứ m.

2.3.6. Máy thu DVB – T thực tế

RF

Splitter

RF

UHF

Nhận

Bộ mã hóa

Bộ điều chế

Nhận

Bộ mã hóa

Bộ điều chế

Nhận

Bộ mã hóa

Bộ điều chế

RF

Hình 2.14. Sơ đồ khối thực tế bên trong máy thu phát DVB – T

Anten: Thường dùng anten có nhiều chấn tử dẫn xạ, 1 chấn tử chủ động, một số chấn tử phản xạ.

Bộ splitter: Bộ chia tín hiệu từ một ngõ vào sẽ cho ra nhiều ngõ ra.

Bộ nhận: Là đầu thu kỹ thuật số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T có chức năng giải điều chế, giải mã truyền dẫn (kênh), giải đa hợp/ sửa lỗi, giải mã nguồn, biến đổi số sang tương tự.

Tín hiệu truyền hình kỹ thuật số thu được từ Anten Yagi sẽ đưa qua bộ chia Sliptter thành nhiều đường tín hiệu, mỗi đường ra được đưa vào đầu kỹ thuật số sẽ cho ra tín hiệu hình và tín hiệu tiếng như ban đầu. Hai tín hiệu này được đưa vào bộ mã hóa để thực hiện mã hóa các kênh truyền hình, tín hiệu sau đó sẽ được điều chế lại với sóng mang được chọn lựa theo sự sắp xếp các kênh truyền hình hữu tuyến trong cáp đồng trục.

Máy thu hình số DVB-T EFA (của hãng Rohde & Schwarz, Đức) thỏa mãn tiêu chuẩn ETS300744 có thể thu, giải điều chế, giải mã và phân tích tín hiệu OFDM. Máy thu EFA có các khả năng sau đây:

- Độ rộng băng tần kênh: 6/7/8 MHz.

- Mode điều chế: 2K/8K.

- Đồ thị chòm sao: QPSK, 16-QAM, 64-QAM.

- Tỉ lệ mã hóa: 1/2,2/3, 3/4, 5/6, 7/8.

- Khoảng bảo vệ: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32.

- Giải điều chế phân lớp:  = 2,4.

- Sửa lỗi Reed-Solomom: RS(204/188).

- Độ rộng băng tần mạch lọc SAW: 6/7/8 MHz.

Tín hiệu đi vào máy thu hình từ anten l tín hiệu OFDM. Sau khi biến đổi xuống (down converter), ta có tín hiệu trung tần IF 36MHz. Tín hiệu này được lọc bằng các mạch lọc Saw khác nhau (phụ thuộc vào độ rộng băng tần kênh) và cộng

nhiễu Gauss bên trong. Tiếp theo, tín hiệu IF được biến đổi thành băng tần cơ bản bằng cách sử dụng bộ tạo dao động điều khiển số. Phép biến đổi FFT (2K/8K) biến đổi tín hiệu từ miền thời gian vào miền tần số. Sau đó xấp xỉ kênh được dùng để sửa biên độ/pha/độ trễ của tín hiệu làm cho hầu hết các xung bị suy giảm trong khi truyền dẫn RF. Tiếp theo, các gói dữ liệu được dùng cho bộ giải mã chập Viterbi, bộ giải chèn dữ liệu, bộ giải mã Reed-Solomon và bộ giải ngẫu nhiên hóa dữ liệu (phân tán năng lượng). Cuối cùng, giao diện MPEG-2 đưa dòng truyền MPEG-2 đã giải điều chế đến đầu ra phần cứng (TSSPi, TSASi).

2.4. Các thông số đo kiểm tra

2.4.1. Độ chính xác tần số RF

- Mục đích: Nhằm xác định độ chính xác của tần số cao tần (RF) trong quá trình xử lý tín hiệu trong hệ thống OFDM.

- Giao diện: Ngõ ra hai khối nâng tần và khuếch đại công suất.

- Phương pháp: Các sóng mang ngoài cùng trong tín hiệu DVB-T là các sóng mang hoa tiêu liên tục. Các tần số này được đo (nếu cần thiết thì sử dụng nguồn tham chiếu có độ chính xác cao) và tính trung bình của hai giá trị.

2.4.2. Độ chọn lọc

- Mục đích: Nhằm nhận biết khả năng loại bỏ can nhiễu ngoài kênh máy thu.

- Giao diện: Việc đo – kiểm tra mức tín hiệu đầu vào và can nhiễu được thực hiện tại ngõ vào máy thu và sử dụng ngõ ra hai khối giải mã trong và giải mã tráo ngoài cho bộ kiểm tra BER.

- Phương pháp: Công suất đầu vào được điều chỉnh đến 10db trên mức công suất tối thiểu. Ngưỡng C/I cần thiết để đảm bảo “hầu như không có lỗi” (QEF) sau bộ giải mã RS (BER < 10-4 trước bộ giải mã RS) được đo như một hàm số của tần số can nhiễu CW (continuous wave).

2.4.3. Phạm vi điều khiển tự động tần số

- Mục đích: Nhằm xác định dải tần số trong khoảng đó máy thu có thể đồng bộ được.

- Giao diện: Kiểm tra tín hiệu ngõ vào máy thu (test), và kiểm tra đồng bộ dòng truyền tải TS ở ngõ ra máy thu.

- Phương pháp: Cho một tín hiệu vào đầu vào máy thu với mức 10db trên mức công suất tối thiểu. Tín hiệu được dịch tần số theo từng bước tới giá trị danh định, lỗi byte đồng bộ (Sync byte error) được thiết lập ngay khi byte đồng bộ đúng (0x47) không xuất hiện sau 188 hoặc 204 byte. Điều này rất cần thiết bởi cấu trúc đồng bộ được sử dụng trong toàn bộ d6ay chuyền từ bộ mã hóa đến bộ giải mã. Hơn nữa việc kiểm tra phải được thực hiện đối với từng byte vì điều này có thể không nhất thiết phải được thực hiện ở bộ mã hóa.