Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình trong truyền hình số mặt đất DVB t

1.1.2 Hệ thống phát truyền hình số qua vệ tinh theo tiêu chuẩn DVB - S Hệ thống đợc mô tả trong hình 1.2: Các quá trình xử lý dòng dữ liệu: Các tín hiệu Video, audio và dữ liệu sau khi đ

thành tựu to lớn với những tiến bộ vợt bậc: đó là quá trình chuyển đổi từ côngnghệ analog sang công nghệ digital từ các khâu trong công đoạn sản xuất ch-

ơng trình, truyền dẫn tín hiệu (bằng các hệ thống vi ba, vệ tinh), cho đến công

đoạn phát sóng quảng bá

Cùng với xu thế phát triển của ngành công nghiệp truyền hình trên thếgiới, trong những năm 1997 đến năm 1998, Đài truyền hình Việt Nam đã đisâu nghiên cứu và ứng dụng các công đoạn sản xuất chơng trình, phát sóngcông nghệ số qua vệ tinh (chơng trình VTV3) Cùng trong thời gian đó hệthống truyền hình số mặt đất đang trong giai đoạn nghiên cứu, thử nghiệm đểchọn ra tiêu chuẩn phù hợp với hệ thống truyền hình của Việt Nam

Đến năm 2001, Đài truyền hình Việt Nam đã chính thức chọn tiêu chuẩnphát sóng số mặt đất theo tiêu chuẩn Châu Âu (DVB-T), và cũng từ thời điểmnày Đài truyền hình Việt Nam sẽ có một quá trình chuyển đổi từ máy pháthình tuơng tự sang máy phát hình số, hoặc là thay thế dần bằng máy phát hình số.Tiêu chuẩn DVB-T với kỹ thuật điều chế OFDM (Orthogonal FrequencyDivision Multiplex) có những tính năng kỹ thuật rất u việt (tăng hiệu suất phổ:cho phép phát sóng nhiều hơn 4 chơng trình có độ phân giải tiêu chuẩn SDTVtrên kênh RF có độ rộng băng tần 8 MHz, cho phép thiết lập mạng phát sóng

đơn tần) Tuy nhiên bên cạnh những mặt u việt hơn so với công nghệ tơng tự,thì tiêu chuẩn DVB-T với kỹ thuật điều chế OFDM cũng gặp phải vấn đề tỷ sốcông suất đỉnh trên công suất trung bình lớn, điều này dẫn tới ảnh hởng chất l-ợng hệ thống dới tác động của méo phi tuyến lớn gây bởi bộ khuếch đại côngsuất Do đó nó cũng gây ra những khó khăn đến quá trình chuyển đổi máyphát hình tuơng tự sang số, và cũng có những khó khăn trong việc sản xuất,khai thác, bảo dỡng hệ thống máy phát số mới

Với những lý do trên, việc nghiên cứu về tỷ số công suất đỉnh trên côngsuất trung bình trong hệ thống thông tin sử dụng kỹ thuật điều chế OFDM,cũng nh trong tiêu chuẩn DVB-T là cần thiết để qua đó đa ra những biện phápkhắc phục

Nội dung của của luận văn là nghiên cứu: "Tỷ số công suất đỉnh trên côngsuất trung bình trong truyền hình số mặt đất DVB-T" đợc trình bày trong:Chơng I: Tổng quan về hệ thống truyền hình số

Trong chơng này sẽ trình bày tổng quan về hệ thống truyền hình số qua vệtinh, cáp, và hệ thống truyền hình số mặt đất.

Chơng II: Truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn DVB-T và vấn đề tỷ số côngsuất đỉnh trên công suất trung bình

Trong chơng này sẽ trình bày về tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số mặt

đất DVB-T , với kỹ thuật điều chế OFDM và tìm hiểu sâu về vấn đề tỷ số côngsuất đỉnh trên công suất trung bình trong hệ thống thông tin sử dụng kỹ thuật

điều chế OFDM, cũng nh trong tiêu chuẩn DVB-T

Chơng III: Các biện pháp khắc phục

Trong chơng này sẽ trình bày các phơng pháp kỹ thuật để làm giảm tỷ sốcông suất đỉnh trên công suất trung bình trong hệ thống thông tin sử dụng kỹthuật điều chế OFDM, cũng nh trong tiêu chuẩn DVB-T và đa ra những biệnpháp có tính khả thi cao đối với quá trình chuyển đổi máy phát hình tuơng tựsang số, trong quá trình sản xuất, khai thác, bảo dỡng hệ thống máy phát sốmới, cũng nh là thiết kế, xây dựng trạm phát hình số tại Việt Nam

Chơng I

Tổng quan hệ thống truyền hình số

1.1 Truyền hình số qua vệ tinh

1.1.1 Hệ thống phát truyền hình số qua vệ tinh

Sơ đồ khối hệ thống phát theo khuyến nghị của ITU-R đợc thể hiển trên hình 1.1

Dữ liệu phụ Dữ liệu

điều khiển

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống phát truyền hình số qua vệ tinh theo khuyến nghị của ITU-R

Lên vệ tinh

Tại đây tín hiệu audio và video tơng tự đợc lấy mẫu chuyển đổi thành tín hiệuvideo và audio số, sau đó các tín hiệu audio và video số này đợc tiến hành néndung lợng thông tin Cuối cùng các tín hiệu video, audio số đã đợc nén sẽ đợcghép kênh với các dữ liệu phụ và dữ liệu điều khiển Dữ liệu tại đầu ra khốighép kênh dịch vụ là dòng dữ liệu chơng trình, tiếp theo dòng dữ liệu này đợc

định dạng thành dòng dữ liệu truyền tải và đợc đa tới khối mã hoá kênhtruyền Tại khối này dữ liệu dòng truyền tải đợc tiến hành mã hoá chống lỗi.Cuối cùng, dòng dữ liệu đã đợc mã hoá đợc đa tới bộ điều chế QPSK, chuyển

đổi tín hiệu thành tín hiệu RF cho kênh truyền vệ tinh và khuếch đại tín hiệu

RF trớc khi phát sóng

Mặc dù hiện nay đang có nhiều tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh(truyền hình số qua vệ tinh theo tiêu chuẩn ATSC, DVB-S), nhng Đài truyềnhình Việt Nam đã chọn tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số qua vệ tinh theotiêu chuẩn DVB -S, nên tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh DVB -S sẽ đợcgiới thiệu ở đây

1.1.2 Hệ thống phát truyền hình số qua vệ tinh theo tiêu chuẩn DVB - S

Hệ thống đợc mô tả trong hình 1.2:

Các quá trình xử lý dòng dữ liệu:

Các tín hiệu Video, audio và dữ liệu sau khi đợc mã hoá MPEG-2 sẽ

đựoc ghép lại thành một chơng trình, nhờ bộ ghép kênh chơng trình Các dòngchơng trình sẽ đợc ghép lại thành một dòng truyền tải MPEG-2, nhờ bộ ghépdòng truyền tải Sau đó luồng dữ liệu này sẽ đi qua các bộ đáp ứng ghép kênhdòng truyền tải và ngẫu nhiên hoá dữ liệu, khối mã ngoài (RS), khối mã xáo

Mã hoá Video

Mã hoá Audio

Mã hoá dữ liệu

Đáp ứng ghép kênh và trải phổ dữ liệu

Mã

ngoài (R S )

r

Mã

xáo trộn

Điều chế QPSK

Tín hiệu RF

Hình 1.2 : Sơ đồ khối hệ thống phát theo tiêu chuẩn DVB-S

trộn và mã chập, khối mã trong, khối lọc sửa tín hiệu băng gốc, khối điều chếQPSK để tạo ra tín hiệu RF (radio frequency).

Truyền hình số qua vệ tinh chịu ảnh hởng của sự hạn chế về công suất,vì vậy trong quá trình thiết kế ngời ta chú trọng vào các yếu tố chống nhiễu

và can nhiễu hơn là vấn đề sử dụng hiệu quả dải tần Để đạt đợc hiệu quả côngsuất cao mà không làm ảnh hởng đến hiệu quả sử dụng dải tần, hệ thống này

sử dụng kiểu điều chế QPSK, kết hợp giữa các kiểu mã RS và mã chập

Hệ thống sử dụng bộ ghép kênh theo thời gian (TDM) cùng với bộ ghépkênh theo tần số (FDM), để thực hiện ghép kênh chơng trình và ghép kênhtruyền dẫn một cách tối u

 Thích ứng ghép kênh truyền tải và ngẫu nhiên hoá dữ liệu:

Dòng dữ liệu đầu vào hệ thống là các gói có độ dài cố định Tổng độ dàigói ghép kênh truyền tải MPEG-2 (MUX) là 188 bytes Trong đó có một byte

đồng bộ, thứ tự phát byte đồng bộ luôn bắt đầu từ bít có nghĩa nhất (MSB).Theo qui định phát sóng của ITU, dữ liệu đầu vào ghép kênh MPEG-2 phải đ-

ợc xử lý theo cấu hình đợc mô tả trong hình 1.2

Đa thức sinh của chuỗi giả ngẫu nhiên (PRBS) có dạng sau:

1+ X14 + X15.Nếu nạp chuỗi bít ban đầu có dạng "100101010000000" cho các thanhghi dịch tạo chuỗi PRBS, nó sẽ đợc nạp vào điểm khởi đầu trớc từng nhómtám gói dòng truyền tải Để cung cấp đồng bộ cho bộ giải ngẫu nhiên hoá,byte đồng bộ MPEG-2 tại gói đầu tiên trong nhóm tám gói dòng truyền tải sẽ

đợc đổi từ 47HEX sang B8HEX Quá trình này đợc gọi là "thích ứng ghép kênhdòng truyền tải" (Transport Multiplex Adaptation)

Để hỗ trợ các chức năng đồng bộ, tại thời điểm xuất hiện các byte đồng

bộ MPEG-2 của chuỗi 7 gói dòng truyền tải, bộ tạo chuỗi PRBS vẫn tiếp tụchoạt động nhng đầu ra chuỗi bít PRBS bị khoá lại, nhờ vậy các byte đồng bộkhông bị ngẫu nhiên hoá Do đó, chu kỳ chuỗi PRBS sẽ là 1503 byte

Quá trình ngẫu nhiên hoá sẽ tiếp tục ngay cả khi không có dữ liệu ở đầuvào, hay dữ liệu đầu vào không tơng thích với định dạng dòng truyền tảiMPG-2, mục đích để tránh tình trạng sóng mang không đợc điều chế

 Mã ngoài (RS), xáo trộn và cấu trúc khung:

Quá trình đóng khung đợc thực hiện dựa trên cấu trúc dòng truyền tải

đầu vào (hình 1.4)

Bộ mã hoá ngoài (Reed-Solomon) (204,188,T=8), sẽ đợc sử dụng chotừng gói dòng truyền tải 188 bytes đã đợc ngẫu nhiên hoá Hình 1.4a là góidòng truyền tải đã đợcghép kênh Mã RS cũng đợc thực hiện đối với cả byte

đồng bộ gói dữ liệu

Đa thức sinh mã : g(x) = (x+0)(x+1) (x+15), trong đó  = 02HEX

Có thể thực hiện mã hoá Reed-Solomon ngắn bằng cách thêm 51 byte (tất cả

đều có giá trị "0"), trớc khi xuất hiện các byte thông tin tại đầu vào bộ mã hoá.Sau quá trình mã hoá, các byte trống không mang thông tin này sẽ bị loại bỏ

Hình 1.5 mô tả bộ xáo trộn ngoài (interleaver) với độ sâu là I=12, đợc

sử dụng để giải tơng quan lỗi gói (xem hình 1.4c) Kết quả của quá trình này

là khung dữ liệu đã đợc xáo trộn (xem hình 1.4d)

Bộ xáo trộn ngoài (interleaver) gồm 12 nhánh, đợc kết nối tuần hoànquay vòng với dòng byte đầu vào nhờ chuyển mạch đầu vào Mỗi nhánh làmột thanh ghi dịch FIFO (first in-first out), với độ sâu mỗi nhánh là Mj (trong

đó M = 17 = N/I, với N=204 là độ dài khung đã đợc mã hoá chống lỗi, I =12là: độ sâu của bộ xáo trộn, j: chỉ số thứ tự nhánh) Các phần tử của thanh ghidịch sẽ lu 1byte, các chuyển mạch đầu vào sẽ đợc thực hiện đồng bộ

Để thực hiện đồng bộ, các byte đồng bộ và các byte đồng bộ đã đợc đảo

sẽ đợc định tuyến vào nhánh thứ "0" của bộ xáo trộn ngoài (không bị trễ) Tấtcả các byte đồng bộ (SYNC) đều không bị ngẫu nhiên hoá

Mã chập (convolutional code):

Hệ thống cho phép lựa chọn các cấp độ tỉ lệ mã chập cho quá trình chốnglỗi với các tỉ lệ mã: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8

SYNC1 or SYNCn

SYNC1 or SYNCn

Mỗi 1byte tại

10 9 8 0

Mỗi 1byte tại một vị trí1byte per position

De-interleaver I=12

Hình 1.5: Sơ đồ bộ xáo trộn và bộ giải xáo trộn

nh vÏ trong h×nh sè 1.6

Q

01 11

I

H×nh 1.6 : Constellation cña tÝn hiÖu ®iÒu chÕ QPSK

1.2 Truyền hình số qua mạng cáp

Qua hình 1.7, ta thấy cũng giống nh đối với hệ thống phát truyền hình sốqua vệ tinh, quá trình xử lý tín hiệu của hệ thống phát truyền hình số qua cápcũng đợc xử lý qua từng giai đoạn: tín hiệu video và audio cũng đợc đa quacác khối xử lý số hoá, nén, ghép kênh dịch vụ, định dạng dòng truyền tải, mãhoá kênh truyền chống lỗi và biến đổi thành tín hiệu dạng sóng, khuếch đại và

đa tới giao diện ghép kênh vật lý với kênh cáp

Cũng giống nh trong hệ thống truyền hình số qua vệ tinh, tín hiệu videotrong truyền hình cáp đợc số hoá và nén thành dòng truyền tải MPEG-2, dòngtruyền tải MPEG-2 gồm các gói dữ liệu chứa 188 byte (hình1.8a), trong đó cómột byte đồng bộ, ba byte đầu chứa các thông tin về dịch vụ, thông tin điềukhiển và ngẫu nhiên hoá, tiếp theo là 184 byte dữ liệu

 Cấu trúc khung dòng truyền tải:

Xử lý tín hiệuVideo Mã hoá và nén tín hiệuVideo

Xử lý tín hiệu Audio Mã hoá và nén tín hiệu Audio

Dữ liệu phụ Dữ liệu

điều khiển

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống phát truyền hình số qua cáp theo khuyến nghị của ITU-R

Giao diện vật lý

187 Bytes SYNC2 187 BytesR SYNC8 187 BytesR 187 BytesR

Hình 1.8b: Các gói dòng truyền tải: các byte đồng bộ và byte dữ liệu đ ợc ngẫu

nhiên hoá R.

SYNC1 : byte đồng bộ không bị ngẫu nhiên hoàn toàn.

SYNCn : byte đồng bộ không bị ngẫu nhiên hoá, trong đó n= 2 8

 Quá trình mã hoá kênh truyền

Để đạt đợc khả năng chống lỗi cao cho đờng truyền dữ liệu số bằng cáp,ngời ta sử dụng mã chống lỗi là mã ngoài (RS) Hệ thống truyền hình số quacáp không sử dụng bộ mã chập (convolutional code), để tránh lỗi cụm ngời ta

sử dụng quá trình xáo trộn (interleaving) byte dữ liệu Ngời ta sử dụng bộ mãhoá vi sai thay cho bộ mã chập

 Ngẫu nhiên hoá dữ liệu

Dòng dữ liệu đầu vào sẽ đợc sắp xếp lại thành các gói dữ liệu có độ dài cố

định (nh trong hình số 1.8), tiếp theo là quá trình ghép kênh dòng truyền tảiMPEG-2 Tổng độ dài gói của một gói dòng truyền tải MPEG-2 đã đợc ghépkênh là 188 byte, kể cả một byte đồng bộ Quá trình xử lý của bộ mã hoátrong hệ thống phát luôn bắt đầu từ bít có nghĩa nhất của từ mã đồng bộ

Để tơng thích với hệ thống truyền hình qua vệ tinh và để đảm bảo khôiphục lại đợc xung nhịp, thì dữ liệu đầu ra bộ ghép kênh dòng truyền tải sẽ đợcngẫu nhiên hoá giống nh hình 1.3:

 Mã ngoài (RS):

Tiếp sau quá trình ngẫu nhiên hoá dữ liệu là quá trình mã hoá sửa lỗi dựatrên kiểu mã hoá RS cho từng gói dòng truyền tải MPEG-2 đã bị ngẫu nhiênhoá, với T=8, điều đó có nghĩa là có thể sửa đợc 8 bytes lỗi trong một góidòng truyền tải Quá trình này đợc thực hiện bằng cách thêm 16 byte vào mộtgói dòng truyền tải để tạo ra một từ mã (204,188)

SYNC1 OR SYNCn

Chú ý: Quá trình mã hoá đợc thực hiện đối với cả byte đồng bộ khôngchuyển đổi hay chuyển đổi.

Đa thức sinh mã : g(x) = (x+0)(x+1)(x+2) (x+15)., trong đó  =02HEX.Mã hoá RS ngắn đợc thực hiện bằng cách thêm vào 51 byte "rỗng" trớc cácbyte thông tin tại đầu vào bộ mã hoá (255, 239), sau quá trình mã hoá cácbyte này sẽ bị loại bỏ

 Mã xáo trộn (interleaverconvolution)

Mô hình bộ xáo trộn và giải xáo trộn đợc thể hiện trong hình 1.9:

 Quá trình xáo trộn:

Nh trên hình 1.9, quá trình xáo trộn (covolutional interleaving) với độ sâucủa bộ xáo trộn I=12 sẽ đợc sử dụng để chống lỗi cho các gói dữ liệu Quátrình xáo trộn cũng đợc thực hiện giống nh quá trình xáo trộn ở phần vệ tinh

 Quá trình ánh xạ byte vào symbol

Sau khi thực hiện xáo trộn, quá trình định vị byte lên các symbol đợc thựchiện Trong từng trờng hợp, bít có nghĩa nhất MSB của symbol Z sẽ đợc lấy từMSB của byte V Tơng ứng nh vậy, bít có nghĩa tiếp theo của symbol sẽ đợclấy từ bít có nghĩa tiếp theo trong byte Trong trờng hợp kiểu điều chế 2m-QAM, quá trình này sẽ định vị k byte vào n symbols, nh sau: 8k =n x m

Ví dụ nh đối với kiểu điều chế 64-QAM (trong đó m=6, k=3 và n=4) hình1.10:

Mỗi 1byte tại

10 9 8

Chú thích 1: b0 là bít ít nghĩa nhất (LSB) trong mỗi byte.

Chú thích 2: Trong quá trình chuyển đổi này, các bít của mỗi byte có mặttrong hai symbol, các symbol đợc đánh dấu Z, Z+1 các symbol Z sẽ đợcphát đi trớc các symbol Z+1

Hai bít có nghĩa nhất (MSB) của mỗi symbol sẽ đợc mã hoá vi sai để

đạt đợc trạng thái xoay pha một góc /2 trong đồ thị định vị điểm thông tin.Quá trình mã hoá vi sai hai bít có nghĩa nhất (MSB) đợc cho trong phơng trìnhBoolean sau :

4 khi điều chế 64 QAM

Hình 1.11 Quá trình thực hiện chuyển đổi byte dữ liệu cho điều chế QAM

) ).(

( ) (

( ) (

00110

00100

00001 000011 00000

10111 10011

10001 10101

10010

10100 10000 10110

11001 11000

11100 11101

01000

01001

01111 01011

1.3 Truyền hình số mặt đất

 Ưu điểm của truyền hình số mặt đất:

001101 001100

001110 001111

001000 001001

001011 001010

000111 000110

000100 000101

000010 000011

000001 000000

011010 011000

011001 011011

010000 010010

010011 010001

011111 011101

011100 0111110

010101 010111

010110 010100

100110 100100

100101 100111

101100 101110

101111 101101

100011 100001

100000 100010

101001 100011

101010 101000

110001 110000

110010 110011

110100 110101

110111 110110

111011 111010

111000 111001

111110 111111

111101 111100

01011 01010

01000 01001

10000 10001

10011 10010

10101 10100

10110 10111

11100 11101

11111 11110

00010 00011

00001 00000

00111 00110

00100

01110 01111

01101 01100

 Có khả năng phát hiện lỗi và sửa sai.

 Tính linh hoạt, đa dạng trong quá trình xử lý tín hiệu với hệ số nén rấtlớn so với truyền hình tơng tự

 Có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, nhiều chơng trìnhtrong một loại hình dịch vụ đến khán giả

 Khoá mã dễ dàng đối với một số kênh truyền hình trả tiền

 Dễ dàng thích nghi với các bớc chuyển tiếp sang loại hình dịch vụ chấtlợng cao hơn

 Tính tơng tác hai chiều (khán giả có thể chủ động về chơng trình)

 Tiết kiệm năng lợng, với cùng một công suất, cùng kênh phát diện tíchphủ sóng rộng hơn so với công nghệ truyền hình tơng tự

 Hoàn toàn có khả năng hoà nhập vào mạng truyền dẫn tốc độ cao

 Ngoài ra một số tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất còn cho phép thu di

động và thực hiện phân cấp chất lợng chơng trình (có thể phát đồngthời chơng trình truyền hình có độ phân giải cao cùng với chơng trìnhtruyền hình có độ phân giải tiêu chuẩn nhờ tính phân cấp trong truyềndẫn)

1.3.1 Sơ đồ khối hệ thống thu-phát TH số mặt đất

Sơ đồ khối chung của hệ thống bao gồm phần phát và phầnthu:

Hình 1.14: Sơ đồ hệ thống phát truyền hình số mặt đất theo khuyến nghị của ITU-R

Dữ liệu phụ Dữ liệu

điều khiển

1.3.2 Chức năng các khối phần hệ thống phát TH số mặt đất

 Khối mã hoá MPEG:

Tất cả các hệ thống truyền hình số mặt đất theo các tiêu chuẩn khác nhau

đều phải sử dụng các bộ mã hoá MPEG-2 này, khối này có chức năng chuyển

đổi tín hiệu video và audio tơng tự sang số, thực hiện lấy mẫu, lợng tử hoá, sốhoá và mã hoá MPEG-2 dòng dữ liệu video, audio số này Quá trình lấy mẫu

Các tiêu chuẩn lấy mẫu: Ngời ta tiến hành chia ảnh thành các khối (block)8x8 phần tử ảnh và tiến hành lấy mẫu theo các tiêu chuẩn lấy mẫu khác nhau

Tiêu chuẩn lấy mẫu 4: 2: 2: Cứ 4 tín hiệu chói Y đợc lấy mẫu thì có 2tín hiệu Cr, Cb đợc lấy mẫu Do vậy tần số lấy mẫu tín hiệu chói Y là 13,5

Dòng truyền tải

điều khiển

Hình 1.15: Sơ đồ hệ thống thu truyền hình số mặt đất theo khuyến nghị của ITU-R

Tiªu chuÈn lÊy mÉu 4: 1:1: TÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi lµ 13,5 MHz.TÇn sè lÊy mÉu tõng tÝn hiÖu thµnh phÇn lµ 3,375 MHz CÊu tróc lÊy mÉu:

Tiªu chuÈn lÊy mÉu 4: 2: 0 TÇn sè lÊy mÉu tÝn hiÖu chãi Y lµ 13,5MHz TÇn sè lÊy mÉu tõng tÝn hiÖu hiÖu mÇu lµ 3,375 MHz

CÊu tróc lÊy mÉu:

       

       

 

x : TÝn hiÖu chãi ® îc lÊy mÉu

0 : MÉu tÝn hiÖu hiÖu mÇu ® îc lÊy mÉu

ChuÈn 4 : 2 : 0

ChuÈn 4 : 1 :1

       

       

       

Thực hiện lợng tử hoá và số hoá tín hiệu video :

_Tuỳ thuộc vào số bít trong một từ mã sử dụng cho quá trình lợng tử hoá tínhiệu video mà số mức lợng tử sẽ khác nhau

Thực hiện nén MPEG -2:

Quá trình này thực hiện nén tín hiệu video dựa trên thuật toán biến đổicosin rời rạc, entropy của ảnh, các phơng pháp nội suy ảnh và bù chuyển

động Nhằm giảm tốc dộ thông tin khoảng hơn hai trăm MHz xuống vài MHz

để đáp ứng đợc tốc độ kênh truyền (bị giới hạn bởi độ rộng kênh truyền) _ Đối với tín hiệu audio:

Có hai tiêu chuẩn mã hoá Audio khác nhau :

+Tiêu chuẩn MPEG layer 2 của châu Âu

+Tiêu chuẩn AC3 Dolby của Mỹ

Sau khi biến đổi A/D và thực hiện nén MPEG-2 dòng dữ liệu số ra đợc

đa tới bộ ghép kênh chơng trình Tại dây dữ liệu của các chơng trình khácnhau đợc ghép thành dòng truyền tải MPEG -2 Dữ liệu đầu ra đợc đa tớikhối điều chế

 Khối điều chế (Modulation):

Tín hiệu từ khối mã hoá dòng truyền tải MPEG -2 đợc đa tới khối này

để thực hiện các quá trình ngẫu nhiên hoá dữ liệu, mã hoá, xáo trộn dữ liệu và

điều chế dữ liệu lên sóng mang Để thực hiện các chức năng trên, khối điềuchế phải bao gồm các mạch sau:

- Bộ ngẫu nhiên hoá dữ liệu: thực hiện chức năng ngẫu nhiên hoá dữ liệu

- Bộ mã ngoài: là bộ mã hoá RS, thực hiện mã hoá sửa sai dữ liệu

- Bộ xáo trộn ngoài: thực hiện xáo trộn dữ liệu, nhằm tránh lỗi cụm

- Bộ mã hoá trong: sử dụng bộ mã chập (convolution code), để sửa các bít lỗi sinh ra trong quá trình truyền dẫn

- Bộ xáo trộn trong: thực hiện chức năng xáo trộn dữ liệu

- Bộ điều chế : Thực hiện điều chế COFDM đối với tiêu chuẩn DVB-T, thựchiện điều chế BST- OFDM với tiêu chuẩn DiBEG của Nhật bản

Nguyên lý làm việc của các bộ ngẫu nhiên hoá, mã hoá, xáo trộn dữ liệu, điềuchế:

 Ngẫu nhiên hoá dữ liệu:

truyền, để hiệu quả sử dụng kênh truyền là cao nhất Ví dụ: nếu có một dãycác bít đều có giá trị "0" hoặc "1", điều này sẽ làm cho phổ năng lợng sẽkhông đợc phân bố đồng đều trong toàn dải tần Việc tập trung năng lợng caotại một tần số của sóng mang phụ sẽ gây nhiễu đến đến cấc sóng mang phụlân cận Trong quá trình ngẫu nhiên hoá dữ liệu, các bít dữ liệu đợc ngẫunhiên hoá bởi một từ mã giả ngẫu nhiên (chỉ trừ các byte đồng bộ đoạn dữliệu, các byte chẵn lẻ của mã Reed-Solomon) nh hình 1.3

 Mã hoá:

Trong truyền hình số, tất cả các tiêu chuẩn truyền hình số khác nhau đều

sử dụng hai loại mã: mã Reed-Solomon cho mã hoá ngoài và mã convolutioncode cho mã trong Mã ngoài sử dụng mã Reed-Solomon để sửa lỗi bít cụm,

nó có thể phát hiện và sửa nhiều bít lỗi nhờ một thuật toán tạo ra một bản

"Digital Thumbnail Sketch" (bản tóm tắt số) của dữ liệu cần truyền bản tómtắt này gồm một số byte tuỳ thuộc vào loại tiêu chuẩn nào đợc gắn thêm vàophần cuối của gói dữ liệu gốc mang thông tin chơng trình Nhờ đó máy thu cóthể so sánh các byte dữ liệu gốc với qui luật trong các bytes của "bản tóm tắtsố" để xác định giá trị khối dữ liệu nhận đợc Nếu lỗi đợc phát hiện, máy thu

có thể sử dụng những byte của bản tóm tắt số để xác định chính xác byte lỗi

và thực hiện sửa lỗi Tuỳ thuộc vào số byte đợc sử dụng làm "bản tóm tắt số"mã Reed - Solomon có thể thực hiện sửa đợc nhiều byte lỗi, nếu có quá nhiềubyte lỗi trong gói dữ liệu số, thông tin trong "bản tóm tắt" sẽ không xác định

đợc giá trị của gói dữ liệu và nh vậy toàn bộ gói dữ liệu MPEG-2 sẽ bị huỷ bỏ.Mã trong sử dụng mã chập, mã này cho phép phát hiện và sửa một bít lỗitrong một cụm bít dữ liệu tuỳ thuộc vào tỷ lệ mã đợc sử dụng: 1/2, 2/3, 3/4,5/6 hay 7/8, loại mã này nhờ có thuật toán giải mã Viterbi và cùng với mãReed-Solomon đem lại hiệu quả sửa lỗi đờng truyền rất cao

tiêu chuẩn truyền hình số cũng có các cấp độ điều chế khác nhau Cấp độ

điều chế khác nhau sẽ tạo ra tốc độ truyền tải khác nhau

Bản chất của phơng pháp điều chế IQ (hay còn gọi là điều chế M-aryQAM): Trong kiểu điều chế này, các tín hiệu đợc điều chế cả về pha và biên

Tín hiệu Si(t) có thể tách ra thành cặp hàm cơ sở nh sau :

) 2 cos(

2 )

T t

) 2 sin(

2 )

T t

Vị trí điểm thông tin thứ i trên đồ thị pha biên độ, có 2 trục là I và Q,

đ-ợc xác định bởi giá trị ai Eovà bi Eo , trong đó (ai, bi) đợc xác định theo matrận vuông L-L :

vào

Bộ biến đổi dữ liệu nối tiếp/song song sẽ quyết định hệ số 2Eo

T x ai và

2Eo

T x bi tuỳ thuộc vào vị trí của điểm thông tin, trong đó (ai,bi) là các phần

tử của ma trận vuông LxL đã trình bày ở trên

Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T của Châu Âu với kỹ thuậtghép kênh trực giao theo tần số (OFDM) sẽ đợc trình bày trong chơng 2

Chơng II

Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T và vấn đề tỷ số

công suất đỉnh trên công suất trung bình

2.1 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T

2.1.1 Ưu điểm của TH số mặt đất DVB-T

Năm 1995 các nớc Châu ÂU đã nghiên cứu và thử nghiệm truyền hình

số mặt đất DVB-T Đến tháng 2 năm 1997, tiêu chuẩn truyền hình số mặt đấtDVB-T chính thức đợc công nhận bởi Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu ÂuETSI

DVB-T sử dụng phơng pháp điều chế ghép trực giao theo tần số có mãhoá, đó là kỹ thuật điều chế OFDM đợc kết hợp với khối mã hoá kênh truyền(channel coding) đợc gọi là điều chế COFDM Tiêu chuẩn DVB-T có khảnăng chống can nhiễu phản xạ nhiều đờng, phù hợp với địa hình các vùngthành phố nhiều nhà cao tầng và vùng đồi núi, cung cấp khả năng thu di động.Khi một tín hiệu đợc truyền từ máy phát đến máy thu trên kênh VHF,UHF hoặc viba, ngoài tín hiệu trực tiếp (direct signal) còn có một hoặc vài tínhiệu phản xạ Nếu đờng đi của tín hiệu phản xạ khác với tín hiệu trực tiếp

300m, tín hiệu phản xạ sẽ đến đầu thu chậm hơn tín hiệu trực tiếp 1s Nếu độtrễ này tơng đối lớn so với chu kỳ một symbol, tín hiệu phản xạ sẽ gây cannhiễu nghiêm trọng Giả thiết có cách nào đó giảm đợc tốc độ symbol và do vậytăng đợc chu kỳ của mỗi symbol, can nhiễu do tín hiệu phản xạ sẽ chỉ xẩy ra trongmột khoảng thời gian ngắn đầu mỗi chu kỳ Điều này cho phép tái tạo lại dữ liệu,không cần sự trợ giúp của các mạch sửa cân bằng nh vẫn đợc sử dụng xa nay ý t-ởng này đã tạo nền móng cho kỹ thuật OFDM.

OFDM, trên nguyên tắc, điều chế một số lợng lớn sóng mang, cách đều nhau

về tần số Tốc độ symbol của mỗi sóng mang thấp hơn nhiều lần so với tốc độsymbol nếu sử dụng hệ thống một sóng mang trong khi vẫn giữ nguyên tốc độ dữliệu của toàn hệ thống Nói một cách hình tợng, phơng pháp điều chế đa sóngmang OFDM cũng giống nh đầu nối dữ liệu giữa đầu phát và đầu thu bằngcổng song song, thay vì cổng nối tiếp

Lợi ích lớn nhất của OFDM là ở chỗ dòng dữ liệu cần truyền tải đợc phânphối cho rất nhiều sóng mang riêng biệt Do số lợng sóng mang lớn, mỗi sóngmang lại chỉ truyền tải một phần của dòng bit nên chu kỳ của một symbol khálớn so với chu kỳ của một bit thông tin

Trên thực tế, chu kỳ của một symbol có thể lên tới 1 ms Thiết bị đầuthu không chỉ giải mã các symbol đợc truyền một cách riêng lẻ mà còn thuthập cả các sóng phản xạ từ mọi hớng

OFDM, do vậy, có khả năng biến sóng phản xạ từ dạng tín hiệu có hại thànhthông tin có ích, góp phần làm tăng năng lợng symbol nhận đợc tại đầu thu

Khoảng bảo vệ Chu kỳ Symbol có ích

Chu kỳ toàn bộ Symbol

Hình 2.1: Độ trễ của tín hiệu phản xạ nhỏ hơn khoảng bảo vệ

Hình 2.2: Độ trễ của tín hiệu phản xạ lớn hơn khoảng bảo vệ

Thời gian thiết bị thu chờ đợi, trớc khi xử lý tín hiệu đợc gọi là khoảngbảo vệ (guard interval) Tg Tg càng lớn, khoảng cách tối đa giữa các máy pháthình càng lớn Tuy nhiên về góc độ lý thuyết thông tin, Tg lại cần có giá trịcàng nhỏ càng tốt, bởi lẽ Tg là khoảng thời gian không đợc sử dụng trongkênh truyền Tg lớn sẽ làm giảm dung lợng của kênh Loại tín hiệu phản xạ

đặc trng của mạng đơn tần (SFN) là tín hiệu tới từ một đài phát lân cận nào

đó, phát cùng một symbol COFDM Tín hiệu này không thể phân biệt đợc vớitín hiệu phản xạ truyền thống và vì vậy cũng sẽ đợc xử lý nh mọi tín hiệu phảnxạ khác nếu chúng tới máy thu trong khoảng thời gian bảo vệ Tg Với Tg =

200 s, khoảng cách tối đa giữa các máy phát hình có cùng một symbol bằng:

D = c x Tg = 3 x 108 m/s x 200 x 10-6 s = 600 x 102 m = 60 km

khoảng bảo vệ Chu kỳ Symbol có ích

Chu kỳ toàn bộ Symbol

Với D = 60 km thì có nghĩa là: khi khoảng cách giữa các máy phát lân cậntrong mạng SFN nhỏ hơn hoặc bằng 60 km thì độ trễ tín hiệu phản xạ nhỏ hơnkhoảng bảo vệ (hình 2.1), trong trờng hợp lớn hơn 60 km thì độ trễ tín hiệuphản xạ sẽ lớn hơn khoảng bảo vệ (hình 2.2) Nếu toàn bộ chu kỳ của symbolbằng 1ms, thời gian có ích trong một chu kỳ sẽ là:

1ms = 1000 s - 200s = 800sKhoảng cách giữa các sóng mang COFDM sẽ bằng :

đáng kể Hơn nữa khoảng bảo vệ (Tg) chỉ có khả năng chống đợc can nhiễugiữa các symbol và hoàn toàn không có tác dụng đối với can nhiễu do phản xạcủa cùng một symbol Bởi vì khi một tín hiệu đợc truyền từ máy phát qua mộtmôi trờng nào đó đến máy thu, sẽ phát sinh ra vô vàn tín hiệu phản xạ cácloại Trong công nghệ truyền hình tơng tự các tín hiệu phản xạ này sẽ sinh ra

ảnh "ma" trên màn ảnh máy thu hình Đối với tín hiệu số, kết quả của phản xạ

là một loạt những "khe cực tiểu" trong đáp tuyến biên độ tần số cùng với saipha ở đầu thu, số lợng và chiều sâu của các "khe cực tiểu" phụ thuộc vào tínhchất của các vật thể gây nên phản xạ, phụ thuộc vào đặc tính môi trờng truyềnsóng hình (2.3)

b: Phản xạ trung bình

c: Phản xạ dài

Hình 2.3 Đáp tuyến biên độ tần số ở đầu thu ứng với

các môi trờng phản xạ khác nhau

Can nhiễu do phản xạ của cùng một symbol (intra-symbol-interference)

là kết quả tổng hợp của tín hiệu trực tiếp và tín hiệu phản xạ Tín hiệu trựctiếp (tín hiệu chính) có thể đợc tăng cờng hoặc bị suy giảm do tín hiệu phảnxạ, tuỳ thuộc vào sự sai pha giữa chúng

Khi tín hiệu phản xạ đồng pha với tín hiệu trực tiếp, biên độ tín hiệu tổng hợp

đợc tăng lên Trong trờng hợp ngợc lại biên độ tín hiệu tổng hợp bị giảm đi

Nh vậy, can nhiễu trong hệ thống OFDM đợc chia làm 2 loại : can nhiễu cóích và can nhiễu có hại (constructive and destructive interference)

Xét các trờng hợp cực đoan giữa tín hiệu trực tiếp và một tín hiệu phảnxạ 0 dB Trờng hợp thứ nhất xảy ra khi hai tín hiệu hoàn toàn ngợc pha nhau,biên độ tổng hợp bằng "0", tín hiệu hoàn toàn biến mất.Trờng hợp thứ hai, haitín hiệu hoàn toàn đồng pha, biên độ tổng hợp đợc nhân đôi Nói một cáchkhác mức tín hiệu tăng lên 6 dB so với mức tín hiệu trực tiếp Nh vậy, mức tín

hiệu trung bình của tất cả các sóng mang đợc cộng thêm 3 dB so với trờng hợpkhông có phản xạ (hình 2.4)

a: Tín hiệu phản xạ đồng pha với tín hiệu trực tiếp:

b: Tín hiệu phản xạ ngợc pha với tín hiệu trực tiếp:

Hình 2.4 Can nhiễu do phản xạ của cùng một symbol

Đây là một trong những lợi ích của OFDM Trong môi trờng có phảnxạ, tín hiệu phản xạ cải thiện thay vì cản trở khả năng thu nhận tín hiệu Đốivới phơng pháp điều chế số truyền thống, ngời ta dùng bộ sửa cân bằng thíchnghi (adaptive equalizer) để loại trừ can nhiễu, tuy nhiên khi mức tín hiệuphản xạ lớn, giá trị ngỡng của tín hiệu ở đầu thu phải đợc nâng lên, vớiOFDM, về lý thuyết, khi tín hiệu phản xạ tăng, mức ngỡng cần thiết lại giảm

đi.Trong mạng đơn tần (SFN) với sự phối hợp hoạt động của các máy pháttrong hệ thống, vùng phủ sóng đợc tăng lên ở khu vực giáp ranh giữa haivùng phủ sóng, tín hiệu đến từ một máy phát có thể cha đủ độ lớn, song tổngcả hai tín hiệu (đến từ hai máy phát) chắc chắn sẽ vợt trên mức ngỡng

2.1.2 Hệ thống phát TH số theo tiêu chuẩn DVB-T:

Hình 2.5 : Sơ đồ khối hệ thống phát theo tiêu chuẩn DVB-T

Mã trong

và xáo trộn Bộ ánh xạ tín hiệu

QAM

Bộ định vị khung dữ liệu OFDM

Chèn tín hiệu đồng bộ (Pilot)

(IF)

Đổi tần tạo ra tín hiệu RF

Mã ngoài và xáo trộn dữ liệu

Phần lớn các mô hình sửa lỗi đều sử dụng hai loại mã RS (mã ngoài) vàmã trong, đợc hỗ trợ bằng quá trình xáo trộn, ngẫu nhiên hoá dữ liệu Việcmã ngoài (RS) đợc thực hiện bằng cách thêm một số bít vào các gói dữ liệu,

nh vậy đầu ra bộ mã RS là các khối dữ liệu có kích cỡ N + 2T, trong đó N là

số byte thông tin có trong một gói, 2T là các byte thêm vào để sửa T byte lỗi.Trong hệ thống DVB-T ngời ta sử dụng bộ mã ngoài RS (204,188, T=8), kếthợp với các bộ xáo trộn symbol nhằm thực hiện ngẫu nhiên hoá dữ liệu đểtránh lỗi cụm

Mã trong và xáo trộn dữ liệu

Dòng dữ liệu đã đợc mã ngoài RS và xáo trộn dữ liệu sẽ đợc đa tới bộmã trong và xáo trộn dữ liệu Mã trong là loại mã cuốn chập lỗ (puncturedconvolutional code) dựa trên mã chập 64 trạng thái, hệ thống DVB-T có thể sửdụng một trong các tỉ lệ mã sau: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 , 7/8 Bộ xáo trộn trong thựchiện quá trình xáo trộn dữ liệu theo sóng mang Hiện tợng pha đinh nhiều đ-ờng đối với các máy thu đặt tại các điểm thu khác nhau là khác nhau, vì vậy

để thực hiện quá trình xáo trộn có hiệu quả đối với tất cả các máy thu, ngời ta

đã đa ra giải pháp kết hợp giữa quá trình xáo trộn theo thời gian và quá trìnhxáo trộn ngoài

điều chế 16-QAM và V=6 đối với kiểu điều chế 64-QAM Trong trờng hợp

điều chế không phân cấp, dòng bít đơn lẻ đầu vào đợc phân thành V dòng thứcấp Trong trờng hợp điều chế phân cấp, dòng bít u tiên cao (HP) đợc phân

thành 2 dòng thứ cấp, dòng bít u tiên thấp sẽ đợc phân thành (V-2) dòng thứcấp

Việc ánh xạ đợc thực hiện nhờ bộ "ánh xạ" với các bít đầu vào Xdi thànhcác bít đầu ra be,do (hình 2.6)

a0,0, a0,1

Bộ phân kênh

Bộ xáo bit I0

Bộ xáo bit I1

Bộ xáo trộn symbol

Bộ ánh xạ X

Bộ xáo bit I2

Bộ xáo trộn symbol Bộ ánh xạ

Bộ xáo bit I0

Bộ xáo bit I3

Bộ xáo bit I2

Bộ xáo trộn symbol Bộ ánh xạ

X0,X1,X2 .

Y0,0,Y2,0,Y4,0Y

0 , Y

1

Y1,0, Y3,0, Y5,064QAM

Bộ xáo bit I0

Bộ xáo bit I3

Bộ xáo bit I5

Bộ Interleaver bit I2

Bộ xáo trộn symbol Bộ ánh xạ

Bộ Interleaver bit I0

Bộ Interleaver bit I3

Bộ Interleaver bit I2

Bộ xáo trộn symbol Bộ ánh xạ

Bộ Interleaver bit I3

Bộ Interleaver bit I5

Trong trêng hîp ®iÒu chÕ kh«ng ph©n cÊp :

Xdi= b[di(mod)V] (div)(V/2) +2[di(mod)(V/2)], di (div) V.

Trong trêng hîp ®iÒu chÕ ph©n cÊp:

+ d0 là số bít của mỗi dòng bít tại đầu ra bộ phân kênh.

+ mod là phép cộng Modul số nguyên

+ div là phép chia số nguyên

Kết quả phân kênh đợc đa ra dới đây:

* Đối với kiểu điều chế QPSK:

sau quá trình xáo trộn là khác nhau Bộ xáo trộn bít có kích cỡ là 126 bíts.

Quá trình xáo trộn khối đợc lặp lại 12 lần trên một symbol OFDM, dữliệu có ích trong chế độ 2K và 48 lần trên một symbol trong chế độ 8K

Đối với một bộ xáo trộn bít, véc tơ bít đầu vào đợc xác định nh sau:

B(e) = (be,0,be,1 be,125)

Trong đó e thay đổi từ 0 đến V-1

Véc tơ đầu ra A(e) = (ae,0,ae,1 ae,125) đợc xác định nh sau:

ae,w= be,He(w) w=0, 125

Trong đó He(w) là một hàm hoán vị khác nhau cho từng bộ xáo trộn

He(w) đợc xác định nh sau cho từng bộ xáo trộn:

Các đầu ra của bộ xáo trộn V bít đợc nhóm thành các symbol dữ liệu số

và mỗi symbol V bít gồm đúng 1 bít lấy từ các bộ xáo trộn khác Do đó đầu

ra sẽ là từ mã V bít đợc đa ra tại đầu ra I0 và đợc coi là bít có nghĩa nhất

Ví dụ: Yw = (a0,w, a1,w, , av-1,w)

- Quá trình xáo trộn symbol:

Mục đích của quá trình xáo trộn symbol là định vị các từ mã V bít vào

1512 sóng mang (chế độ 2K) hay 6048 (chế độ 8K) trên 1 symbol Do đótrong chế độ 2K , 12 nhóm (mỗi nhóm 126 từ dữ liệu) từ bộ xáo trộn bít đợc

đọc ra nối tiếp nhau thành một véc tơ

Y' = (y'0,y'1, ,y'1511) Tơng tự trong chế độ 8K véc tơ Y'=(y'0,y'2, ,y'6047) đợchình thành từ 48 nhóm (mỗi nhóm là 126 từ dữ liệu)

Véc tơ xáo Y =(y0, ,yNmax-1) đợc xác định:

yH(q) = y'q cho các symbol lẻ với q= 0, ,Nmax-1

yq = y'H(q) cho các symbol chẵn với q=0, Nmax-1

Trong đó Nmax =1512 trong chế độ 2K và Nmax= 6048 trong chế độ 8K.Chỉ số symbol xác định vị trí symbol trong khung OFDM

Tơng tự nh y', y đợc hình thành từ V bít:

yq' = (y0,q', y1,q', ,yv-1,q')

Trong đó q' là số symbol tại đầu ra bộ xáo trộn symbol

Điều chế phân cấp (hierarchical modulation) :

Trong hệ thống DVB-T sử dụng cả phơng pháp điều chế phân cấp nhằmcung cấp các dịch vụ truyền hình có độ phân giải cao và truyền hình có độphân giải theo tiêu chuẩn Trong phơng pháp điều chế này, dòng dữ liệu gốc

đợc chia thành hai loại: dòng dữ liệu đợc u tiên nhiều hơn (HP) và dòng dữliệu đợc u tiên ít hơn (LP) Dòng dữ liệu u tiên nhiều sẽ đợc bảo vệ bởi mãchập mạnh hơn và đợc điều chế với mật độ thấp Dòng dữ liệu u tiên ít hơn đ-

ợc bảo vệ bởi mã chập yếu hơn (tỉ lệ mã lớn hơn) và đợc điều chế với mật độcao hơn Trong trờng hợp mức C/N lớn, các điểm trên giản đồ chòm sao đợcphân biệt rõ ràng, vì vậy cả dòng dữ liệu HP và LP đều có thể giải mã đợc, nh-

ng trong trờng hợp mức C/N nhỏ các điểm thông tin trên giản đồ chòm saogiống nh một đám mây, việc xác định từng điểm thông tin là rất khó, chỉ cóthể xác định điểm thông tin đó thuộc góc phần t nào Lúc này chỉ có dòng dữliệu HP đợc điều chế với mật độ thấp hơn mới có thể giải mã đợc Ví dụ: trongkiểu điều chế 16 QAM có phân cấp, các bít thể hiện thông tin dữ liệu đợc utiên nhiều hơn là các bít Y0, Y1 Các bít còn lại Y2,Y3 đợc sử dụng để thể hiệnthông tin dữ liệu có u tiên ít hơn (các bít trong từ mã đợc sắp xếp theo thứ tự

Y0Y1Y2Y3 trong đó Y0 là bít có trọng số nhỏ nhất, Y3 là bít có trọng số lớnnhất)

Tơng tự trong kiểu điều chế 64QAM có phân cấp, các bít đợc sử dụngthể hiện thông tin dữ liệu có u tiên nhiều hơn là Y0,Y1 các bít còn lại Y2,Y3,Y4,

Y5 đợc sử dụng thể hiện thông tin dữ liệu có thông tin ít hơn

Nguyên lý giải điều chế đợc thực hiện nh sau:

Nếu điều chế theo QPSK thì máy thu dựa vào các bít có u tiên cao Y0Y1, còn khi đợc giải điều chế theo M-QAM thì máy thu dựa vào các bít còn lại

Để ý: trong điều chế phân cấp các cụm bít ở các góc phần t cách nhau mộtkhoảng lớn hơn khoảng cách giữa các bít trong cùng một cụm Không giống

nh trong kiểu điều chế không phân cấp Tong thực tế, tỉ lệ khoảng cách giữacác điểm thông tin giữa các góc phần t phụ thuộc vào hệ số , hệ số này cóthể nhận các giá trị 1, 2 hoặc 4 Trong đó  là khoảng cách ngắn nhất giữa hai

Khi điều chế: 16 - QAM (có hay không phân cấp với hệ số  =1) thì có

Giản đồ chòm sao 16-QAM và 64-QAM với hệ số  =1 :

Hình 63 : Các kiểu điều chế 16QAM và 64 QAM có phân cấp

0010 0011

0000 0001

1010 1011

1001 1000

1101 1111 1110 1100

0111 0101

1

-3

-5 -7

Giản đồ chòm sao 16-QAM và 64-QAM với kiểu điều chế có phân cấp hệ số

 =2 giản đồ chòm sao có dạng nh (hình 2.7c, d):



Im(z) 4

-7

Điều chế OFDM:

Để tránh hiện tợng giao thoa gây ra bởi trễ phản xạ nhiều đờng một tínhiệu từ máy phát tới máy thu và thực hiện thu di động, trong hệ thống DVB-Tngời ta đã sử dụng kiểu điều chế COFDM Trong kiểu điều chế này ngời ta kếthợp mã hoá với phân kênh theo tần số trực giao Thực chất của COFDM nhthế nào: ngời ta tiến hành phân chia kênh truyền theo tần số trực giao và theothời gian nh sau:

 Trục tần số đợc chia thành các băng tần con (frequency sub-band)

 Trục thời gian đợc chia thành các đoạn thời gian (time segment)

Mô hình phân chia kênh truyền đợc trong hình 2.8:

không phân cấp

Phổ một sóng mang phụ có dạng nh hình 2.9

Mỗi một đoạn tần số có một sóng mang con đã đợc xác định

Trong khoảng một đoạn thời gian, các sóng mang phụ đợc điều chế bởimột vài bít đã đợc mã hoá Số bít đợc truyền bởi một sóng mang phụ, phụthuộc vào loại điều chế (là 2bít đối với kiểu điều chế QPSK, 4bít đối với kiểu

điều chế 16-QAM, 6 bít đối với kiểu điều chế 64-QAM)

Mô hình định vị các sóng mang phụ (hình 2.10)

Hình 2.9: Phổ một sóng mang phụ

Trục thời gian

OFDM symbol

Một sóng mang phụ trong một đoạn thời gian đợc gọi là một symbolOFDM Trong một symbol OFDM, để tránh hiện tợng giao thoa giữa cácsóng mang liền kề, các sóng mang phụ đợc sắp xếp cách nhau một đoạn, mục

đích làm cho các sóng mang phụ này trực giao với nhau, điều đó có nghĩa là:khoảng cách giữa các sóng mang tơng ứng với tỉ số là 1/ khoảng thời gian củamột symbol Vấn đề còn lại phải giải quyết là giao thoa giữa các symbol liền

kề, đợc gọi là hiện tợng "vang", hiện tợng này xảy ra là do trễ của các symboltrớc ảnh hởng đến symbol sau Để tránh hiện tợng này, ngời ta chèn thêm mộtkhoảng bảo vệ giữa các symbol (hình 2.11)

Trong khoảng thời gian bảo vệ, máy thu sẽ bỏ qua những tín hiệu thu

đ-ợc Cũng giống nh các từ mã đợc thêm vào để sửa lỗi, khoảng phòng vệ cũngchiếm dung lợng của kênh truyền Để tăng hiệu quả của phơng pháp điều chếOFDM, ngời ta kết hợp phơng pháp này với mã hoá sửa lỗi để làm suy giảmmột số ảnh hởng các loại mã này không có khả năng sửa một chuỗi bít lỗi

Tổng chu kỳ tổng của một Symbol OFDM

Hình 2.11 : Chèn khoảng bảo vệ vào mỗi symbol OFDM

Trục thời gian

Trục tần số

Phần thông tin Khoảng bảo vệ

Hình 2.10: Các symbol OFDM trên miền tần số và thời gian

liên tục (lỗi cụm), mà pha đinh theo tần số có thể ảnh hởng lên sóng mang phụlân cận và nó có thể tạo ra một chuỗi bít lỗi trong các sóng mang con liền kề.

Để tránh hiện tợng này ngời ta còn phối hợp với quá trình xáo trộn theo tần số(hình 2.12)

Hình vẽ 2.12 đã mô phỏng toàn bộ quá trình điều chế COFDM theo cáccông đoạn sau:

Đầu tiên, dữ liệu số đợc mã hoá bằng mã chập Sau đó khoảng bảo vệ

đợc chèn vào giữa các cụm dữ liệu đã đợc mã hoá Cuối cùng, định vị các cụmdữ liệu lên các sóng mang băng con và đợc xáo trộn theo tần số Trong thu di

động pha đinh theo tần số có thể xảy ra trong khoảng thời gian dài, một vàisymbol COFDM, lúc này máy thu coi các thành phần pha đinh nh là một loạinhiễu tồn tại trong các sóng mang băng con

Dữ liệu có ích

Trục tần

số

Trục thời gian

Tổng chu kỳ một symbol OFDM

Khoảng bảo vệ

Phần tích cực của Symbol OFDM

Hình 2.12 : Mô phỏng định vị các bít dữ liệu trên sóng mang phụ