Nhóm 4 Vương Quốc Anh : B16DCVT019 Lương Tiến Đạt : B16DCVT051 Nguyễn Văn Điệp : B16DCVT059 Nguyễn Văn Tú : B16DCVT331 Phân tích so sánh và mô phỏng các kỹ thuật QAM khác nhau được sử d
Trang 1Nhóm 4
Vương Quốc Anh : B16DCVT019 Lương Tiến Đạt : B16DCVT051 Nguyễn Văn Điệp : B16DCVT059 Nguyễn Văn Tú : B16DCVT331
Phân tích so sánh và mô phỏng các kỹ thuật QAM khác
nhau được sử dụng trong DVBT2 Tóm tắt nội dung:
Mục tiêu: Mục đích bài báo đề ra phân tích so sánh hiệu suất của các kỹ thuật QAM được sử dụng trong DVBT2 áp dụng cho cơ sở dữ liệu ngẫu nhiên
và cả cho hình ảnh Phương pháp / Phân tích thống kê: Công việc được đề
xuất sử dụng MATLAB làm công cụ cơ bản và áp dụng các kỹ thuật DVBT2
sử dụng kỹ thuật điều chế 16 QAM và 64 QAM Các phân tích về quan sát sự ảnh hưởng của sự tăng lên của SNR so với BER tương ứng Trong trường hợp hình ảnh, điều tương tự đã được xác minh một cách trực quan bằng cách xem
chất lượng tái tạo Phát hiện: BER đạt được đang giảm trong khi giá trị của
SNR gia tăng và có sự cân bằng rất tốt giữa hai giá trị này, khi 16 QAM và 64 QAM được áp dụng trong DVBT2 Ngoài ra, có thể thấy rằng hình ảnh được
tái tạo tốt hơn trong trường hợp khi SNR chỉ là ít hơn một chút Cải tiến: 4
QAM có thể kém hiệu quả hơn, 16 và 64 QAM có tiềm năng tốt hơn đang được nhắm mục tiêu và thu được kết quả
Trang 21 Giới Thiệu
Bài viết mô tả tiêu chuẩn Phát thanh truyền hình số mặt đất (DVB-T) như tiêu chuẩn có thể thay thế thực sự các tiêu chuẩn tương tự hiện có hiện
có trên toàn cầu Phần quan trọng nhất của các tiêu chuẩn là thu hồi tín hiệu hoàn hảo ở đầu thu và ngăn chặn ảnh hưởng của các kênh mà nó đi qua và nhiễu và thay đổi thời gian Trong quá trình truyền tải đang được thực hiện,
dữ liệu - âm thanh - video hoặc bất kỳ thông tin hình ảnh hoặc dữ liệu ngẫu nhiên nào được xử lý để ghép kênh phân chia tần số trực giao (COFDM) trước khi chúng được điều chế bằng cách sử dụng chòm sao điều chế biên độ cầu phương - QAM Sau khi hình thành các khối, IFFT - Biến đổi Fourier ngược được thực hiện với điểm 2048 hoặc 8192, sẽ xác định yêu cầu băng thông và số lượng sóng mang con Một số sóng mang con này được giữ lại
để dự trữ được sử dụng cho các ký hiệu hoa tiêu - rất cần thiết để thu tín hiệu hiệu quả, trong khi các sóng mang khác cũng được sử dụng cho các băng bảo vệ
Hạn chế của DVBT: Mặc dù có rất nhiều ưu điểm của việc triển khai
hệ thống DVB-T, có rất nhiều thiếu sót quá giống nhau mà không thể bỏ qua
Hạn chế đầu tiên và cũng là một hạn chế quan trọng: hình thức của tốc
độ bit được hỗ trợ bởi nó, nó được giới hạn và không tương thích tiểu chuẩn hiện có và nhưng tiêu chuẩn thay đổi một cách nhanh chóng Đối với việc truyền tải HDTV - truyền hình độ nét cao và cũng đáp ứng nhiều kênh phát sóng hơn, vậy nên cần một tiêu chuẩn mạnh mẽ mới
Điều thứ hai nó thiếu là sự tương tác với người dùng, nó cần được nâng cấp
Hạn chế thứ ba của hệ thống DVB-T là hiệu suất cực kỳ thấp với tính tạm thời hoặc tính di động, đó là hạn chế tập trung ở các phương tiện di
Trang 3chuyển Cuối cùng là về Mạng tần số đơn - SFN, trong đó tín hiệu lặp lại tạo
ra nhiễu cho các phiên bản tín hiệu của chính chúng và tổn hại đến chất lượng thu tín hiệu
Figure 1 Functional Block Diagram
of DVBT2
2 Sự phát triển của DVBT2
Một tiêu chuẩn mới cung cấp khả năng nâng cao và cũng là sự chắc chắn cần thiết trong kịch bản mặt đất là tiêu chuẩn DVBT thế hệ thứ hai, thường được biết đến là DVB-T2 Nó được thiết kế một cách cơ bản để có thể hỗ trợ các thiết bị thu cố định mà còn được trang bị cho thiết bị thu có di động cần thiết Nó được thiết kế theo cách như vậy để duy trì các đặc tính phổ của tiêu chuẩn tổ tiên của nó - tức là DVBT Hình 1 cho thấy sơ đồ khối chức năng của một máy phát DVB-T2 Thay đổi quan trọng nhất được thực hiện là trong chiến lược sửa lỗi đã được kế thừa từ DVBS2 Một sự kết hợp của LDPC - Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp và mã BCH - Bose-Chaudhuri-Hocquenghem cải thiện hiệu suất bằng số lượng lớn mang lại sự mạnh mẽ trong việc nhận tín hiệu hiệu quả FEC - các kỹ thuật mã hóa kiểm tra lỗi chuyển tiếp tốt hơn nhiều so với Mã kết hợp được sử dụng trong DVBT để đạt được mục đích tương tự Đối với kỹ thuật điều chế có liên quan, DVBT2
Trang 4sử dụng OFDM tương tự như được sử dụng trong DVBT, nhưng nó sử dụng
kỹ thuật điều chế này giới thiệu các ký hiệu dài hơn với các sóng mang 16K
và 32K để có thể tiến hành tăng chiều dài của khoảng bảo vệ mà không làm hỏng hiệu suất quang phổ Thế hệ thứ hai cung cấp sự kết hợp của nhiều sóng mang khác nhau và độ dài khoảng bảo vệ và do đó nó trở thành một tiêu chuẩn rất linh hoạt và có thể được sử dụng cho bất kỳ kết hợp nào
Một sửa đổi rất quan trọng được cung cấp bởi DVBT2 là sự hiện diện của 8 mẫu hoa tiêu khác nhau ở định dạng phân tán, sự lựa chọn của chúng
sẽ được thực hiện bởi các tham số truyền hiện tại Do tất cả những thay đổi ngắn này được thực hiện và các kỹ thuật điều chế quá cập nhật, một tiêu chuẩn mới đã xuất hiện mang lại hiệu quả quang phổ tốt nhất có thể Trong
sơ đồ khối, có thể thấy rằng việc xen kẽ được thực hiện trong nhiều lần - liên kết bit - liên thời gian và sau đó tần số xen kẽ để tránh các lỗi xảy ra càng nhiều càng tốt và đưa ra cách để mẫu lỗi ngẫu nhiên trong khung của LDPC
Tỷ lệ lỗi bit thu được từ bộ giải mã nội bộ được tính đến cho tất cả các kết quả được so sánh trong bài viết này Để so sánh hợp lý được thực hiện giữa DVBT và DVBT2, phải xem xét quasi-error free (QEF) của BER = 2 · 10-4 và BER = 10-7 cho bộ giải mã DVB-T và DVB-T2 sau khi giải mã tích chập và LDPC , tương ứng Nếu các giá trị tham chiếu QEF này được xem xét, đối với mô hình kênh nhiễu Gaussian trắng (AWGN) phụ gia - có thể đạt được mức tăng 6dB giữa hai tiêu chuẩn và trong kênh Rayleigh - gần 4dB
3 DVBT2 được áp dụng cho dữ liệu ngẫu nhiên - BER so với SNR
Bài viết nghiên cứu bao gồm nghiên cứu liên quan đến kỹ thuật DVBT2 được sửa đổi từ DVBT bằng phương pháp mã hóa LDPC và mã BCH được xác minh trên luồng dữ liệu ngẫu nhiên
Trang 5Sau khi đạt được kết quả tái tạo như kết quả mong đợi hoặc mong muốn, kỹ thuật cụ thể này được áp dụng trên hình ảnh màu và kết quả của 4,
16 và 64 QAM được so sánh
Có thể thấy từ các biểu đồ đã cho rằng trong kỹ thuật 16 QAM được
sử dụng làm kỹ thuật điều chế cơ bản trong DVBT2, biểu đồ hiển thị giá trị BER cho giá trị SNR đã cho Sự cải thiện dần dần đạt được trong BER (bằng cách cải thiện, ở đây giảm được đề cập.)
Giá trị tổng quát cho phép của BER được lấy là 10e-5 đạt được trong
16 QAM bằng cách sử dụng / cung cấp / duy trì SNR ở mức xấp xỉ 7,5 dB.Nó có thể được nhìn thấy trong biểu đồ trong Hình 2
Hình 2 BER so với SNR trong DVBT2 sử dụng 16 QAM
Điều tương tự cũng được áp dụng bằng cách sử dụng 64 kỹ thuật QAM như kỹ thuật điều chế cơ bản trong DVBT2, biểu đồ hiển thị giá trị BER cho giá trị SNR đã cho Sự cải thiện dần dần đạt được trong BER có
Trang 6thể được quan sát Biểu đồ kết quả có thể được quan sát trong Hình 3
Hình 3 BER so với SNR trong DVBT2 sử dụng 64 QAM
Giá trị tổng quát cho phép của BER được lấy là 10e-5 đạt được trong
64 QAM bằng cách sử dụng / cung cấp / duy trì SNR ở mức xấp xỉ 11,86
dB
Hình 4 cho cả hai kỹ thuật, đồ thị của BER so với SNR được vẽ để có thể thực hiện so sánh khép kín và có thể chọn kỹ thuật cần thiết
Hình 4 BER so với SNR trong DVBT2 sử dụng 16 và 64 QAM
4 Kết quả mô phỏng
Công việc nghiên cứu được đề xuất là tiến hành tìm ra phương pháp tối ưu và tốt nhất để thực hiện DVBT2 bằng cách sử dụng kỹ thuật QAM hiệu quả và tối ưu hóa cho giá trị SNR cho giá trị BER chấp nhận được Toàn bộ công việc này thực sự được thực hiện để tiếp tục thu được kết quả tương tự trên các tín hiệu video và sau đó để triển khai chúng cho Phát thanh truyền hình video kỹ thuật số - cũng trở thành DVBH phổ biến
Hình 5 cho thấy làm thế nào trong 4 QAM (rất giống với kết quả và hiệu suất của QPSK), có thể thấy sự tái tạo tốt nhất - tốt hơn - hình ảnh tốt nhất cho các giá trị của SNR được lấy 1,92 dB, 1,95 dB và 1,98 dB tương ứng
Trang 7Hình 6 cho thấy trong 16 QAM, có thể thấy sự tốt nhất - tốt hơn - sự tái tạo tốt nhất của hình ảnh cho các giá trị của SNR lần lượt lấy 7,65 d B, 7,68 d -B và 7,81 dB
Hình 7 cho thấy trong 64 QAM, có thể thấy sự tái tạo tốt hơn - tốt hơn - hình ảnh tốt nhất cho các giá trị của SNR được lấy lần lượt là 11,79
dB, 11,81 dB và 11,86 dB
Bảng 1 cho thấy sự so sánh giữa DVBT với DVBT2 giữ các điểm chính trong tài khoản Nó cho thấy thế hệ thứ hai cho thấy sự cải thiện như thế nào
Hình 5 4QAM như được áp dụng cho một hình ảnh
Trang 8SNR=7.65 SNR=7.68 SNR=7.81
Hình 6 16QAM như được áp dụng cho một hình ảnh
Hình 7 64QAM như được áp dụng cho một hình ảnh
FEC được thực hiện bởi mã REED
SOLOMON & Convolutional
Các chế độ là QPSK, 16QAM,
64QAM
FEC được thực hiện bởi mã LDPC & BCH
QPSK,16QAM, 64QAM, 256QAM
Trang 9Khoảng bảo vệ 1/4, 1/8, 1/16, 1/32
Kích thước FFT 2K, 8K
Độ phân tán hoa tiêu 12%
Độ liên tục hoa tiêu 2.6%
1/4, 19/256, 1/8, 19/128,1/16, 1/32, FFT size 1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K
Độ phân tán hoa tiêu 1%
Độ liên tục hoa tiêu 0.35%
Bảng 2 cho thấy sự so sánh của 16 QAM và 64 QAM khi áp dụng cho các bit dữ liệu ngẫu nhiên được tạo khi áp dụng DVBT2 và lấy kết quả của BER đạt được để tăng dần các giá trị SNR
Bảng 2 So sánh DVBT2 bằng cách sử dụng các kỹ thuật 16 và 64 QAM
SNR BER SNR BER
1 7.5 dB 10-5 11.86 dB 10-5
2 4 dB 0.8 x 10-2 7.5 dB 0.5 x 10-1
3 2 dB 10-1 2 dB 0.5 x 10-1
5 Kết luận
DVB-T2 cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều so với DVB-T (cho mức
độ chắc chắn tương đương) - trong khoảng từ 50% đến gần gấp đôi
Chòm sao quay / xoay
Trang 10 SFN lớn hơn – mẫu hoa tiêu được hỗ trợ
Lựa chọn nhiều hơn cho khoảng bảo vệ Chế độ FFT cao hơn (nhiều sóng mang )
Kiểm tra lỗi chuyển tiếp rất ngẫu hứng
Điều này chắc chắn làm cho nó trở thành lựa chọn đầu tiên khi các dịch
vụ HD được đưa vào nền tảng mặt đất Tuy nhiên, định nghĩa chính xác về các tham số chính của hệ thống DVB-T2 là rất quan trọng trong việc lập kế hoạch mạng DVB-T2 so với DVB-T
Một điểm kết luận quan trọng khác là sử dụng 64 và 16 QAM tương ứng, giá trị tương tự của BER được chấp nhận có thể đạt được bằng cách áp dụng SNR cao hơn
Lợi ích của việc chọn các định dạng bậc cao hơn là - có nhiều điểm hơn trong chòm sao, do đó, có thể truyền nhiều bit hơn trên mỗi ký hiệu Thiếu sót
là các điểm chòm sao gần nhau hơn và do đó liên kết dễ bị nhiễu hơn Do đó, các phiên bản QAM bậc cao hơn chỉ được sử dụng khi có tỷ lệ nhiễu tín hiệu
đủ cao
6 Tài liệu tham khảo
1 Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2), ETSI Std 2009 Sep; EN 302 755 V1.1.1
2 Synchronization Performance in DVB-T2 System, Md Sarwar Morshed Date accessed: 04/03/2009: Available from:
Trang 113 DVB-T2: New Signal Processing Algorithms for a Challenging Digital
4 DVB-T2 Performance Comparison with other Standards DVB – NCA
Seminar - Date accessed: 18/08/2010: Available from:
file:///C:/Users/gaja/Downloads/DVBT2_Performance_comparison_.pdf
5 Eizmendi I, Velez M, Omez-Barquero D, Morgade J, Baena-Lecuyer V Slimani M.DVB-T2: The Second Generation of Terrestrial Digital Video Broadcasting System IEEE transactions on broadcasting 2014 June; 60(2):258-71
6 Polak L, Kratochvil T DVB-T and DVB-T2 Performance in FixedTerrestrial TV Channels 978-1-4673-1118- 2/12/$31.00 ©2012
7 Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T), ETSI Std 2009 Jan; EN 300 744 V1.6.1
8 DVB Fact Sheet 2014 August Available from:
9 Mehul C Parikh, Kishor G Maradia Comparative Analysis of Motion base Image Segmentation using Machine Learning Techniques Indian Journal of Science and Technology 2016 Mar; 9(9):1-9
10 Prabal Gupta, Singh RK, Maniraguha Fidele and Balpreet Singh Hadamard Matrix based Selected Mapping Hybridized with Clipping Technique for Peak to Average Power Ratio Reduction in OFDM System using Several Sub-carriers Indian Journal of Science and Technology 2016 Dec;
9(45):1-5
Trang 1211 Scott L Linfoot IEEE, A Comparison of 64-QAM and 16- QAM DVB-T under Long Echo Delay Multipath Conditions IEEE Transactions on Consumer Electronics 2003 November; 49(4):978-82
