Luận văn Tóm tắt Nghiên cứu, đề xuất lựa chọn công nghệ cho các hệ thống truyền hình số mặt đất Việt Nam

Với những ưu điểm vượt trội của truyền hình số so với truyền hình analog, trong những năm qua, truyền hình số mặt đất đã phát triển mạnh mẽ trên thế giới và ở Việt Nam, việc thay thế hoàn toàn truyền hình m ặt đất analog bằng công nghệ truyền hình số mặt đất trên toàn thế giới sẽ diễn ra trong tương lai không xa. Đến nay đã có nhiều Quốc gia trên thế giới lựa chọn tiêu chuẩn DVB – T để phát sóng mặt đất. Tuy nhiên, trước các nhu cầu đòi hỏi về dung lượng, về kháng lỗi đường truyền, nâng cao độ tin cậy với các loại hình dịch vụ, về giảm tỷ số công suất đỉnh / công suất trung bình, nhu cầu về phân chia phổ tần của các dịch vụ viễn thông khác, cùng với xu thế hội tụ trong các môi trường truyền dẫn, s ự phát triển mạnh mẽ của truyền hình độ phân giải cao HDTV với dung lượng bit lớn mà DVB – T chưa đáp ứng được. Từ các yêu cầu thực tế đặt ra đó, nhóm DVB Project đã phát triển chuẩn truyền hình số thế hệ thứ 2 là DVB – T2. Tiêu chuẩn này được xuất bản lần đầu tiên vào 6/2008 và được ETSI chuẩn hóa từ tháng 9/2009. Hiện nay, Anh, Phần Lan đã thông báo triển khai các dịch HDTV trên đường truyền mặt đất dùng chuẩn DVB – T2; Đức, Ý Tây Ban Nha, Thuỵ Điển cũng đang tiến hành thử nghiệm phát sóng DVB - T2. Từ năm 2001, Việt Nam đã tiến hành thử nghiệm phát sóng truyền hình mặt đất. Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt quy hoạch truyền dẫn, phát sóng truyền hình, theo đó đến năm 2020 cơ bản chấm dứt truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất sử dụng công nghệ analog trên toàn quốc. Trước sức ép về lộ trình chuyển đổi hoàn toàn sang phát sóng số mặt đất trước năm 2020, xu hướng phát triển của truyền hình số mặt đất DVB – T2 trên thế giới, luận văn tập trung phân tích các giải pháp kỹ thuật của hệ thống truyền hình số mặt đất DVB – T, những bất cập, tồn tại khi triển khai tại Việt Nam, đồng thời nghiên cứu cấu trúc và những giải pháp kỹ thuật cơ bản, những tính năng ưu việt của tiêu chuẩn DVB – T2. Từ đó, đề xuất lựa chon giải pháp công nghệ hợp lý nhất cho hệ thống truyền hình số mặt đất tại Viêt Nam trong những năm tới.

pdf21 trang | Chia sẻ: tuandn | Ngày: 29/03/2014 | Lượt xem: 1794 | Lượt tải: 7download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Tóm tắt Nghiên cứu, đề xuất lựa chọn công nghệ cho các hệ thống truyền hình số mặt đất Việt Nam, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM ---------------------------------------------------- NGUYỄN HUY HOÀNG NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHO CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2011 Luận văn được hoàn thành tại: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: PGS – TS Trần Hồng Quân Phản biện 1: ....................................................................................................... ............................................................................................................................ Phản biện 2: ...................................................................................................... .......................................................................................................................... Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: ........giờ.......ngày........tháng........năm.......... Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông GIỚI THIỆU VỀ ĐỀTÀI Với những ưu điểm vượt trội của truyền hình số so với truyền hình analog, trong những năm qua, truyền hình số mặt đất đã phát triển mạnh mẽ trên thế giới và ở Việt Nam, việc thay thế hoàn toàn truyền hình mặt đất analog bằng công nghệ truyền hình số mặt đất trên toàn thế giới sẽ diễn ra trong tương lai không xa. Đến nay đã có nhiều Quốc gia trên thế giới lựa chọn tiêu chuẩn DVB – T để phát sóng mặt đất. Tuy nhiên, trước các nhu cầu đòi hỏi về dung lượng, về kháng lỗi đường truyền, nâng cao độ tin cậy với các loại hình dịch vụ, về giảm tỷ số công suất đỉnh / công suất trung bình, nhu cầu về phân chia phổ tần của các dịch vụ viễn thông khác, cùng với xu thế hội tụ trong các môi trường truyền dẫn, sự phát triển mạnh mẽ của truyền hình độ phân giải cao HDTV với dung lượng bit lớn mà DVB – T chưa đáp ứng được. Từ các yêu cầu thực tế đặt ra đó, nhóm DVB Project đã phát triển chuẩn truyền hình số thế hệ thứ 2 là DVB – T2. Tiêu chuẩn này được xuất bản lần đầu tiên vào 6/2008 và được ETSI chuẩn hóa từ tháng 9/2009. Hiện nay, Anh, Phần Lan đã thông báo triển khai các dịch HDTV trên đường truyền mặt đất dùng chuẩn DVB – T2; Đức, Ý Tây Ban Nha, Thuỵ Điển cũng đang tiến hành thử nghiệm phát sóng DVB - T2. Từ năm 2001, Việt Nam đã tiến hành thử nghiệm phát sóng truyền hình mặt đất. Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt quy hoạch truyền dẫn, phát sóng truyền hình, theo đó đến năm 2020 cơ bản chấm dứt truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất sử dụng công nghệ analog trên toàn quốc. Trước sức ép về lộ trình chuyển đổi hoàn toàn sang phát sóng số mặt đất trước năm 2020, xu hướng phát triển của truyền hình số mặt đất DVB – T2 trên thế giới, luận văn tập trung phân tích các giải pháp kỹ thuật của hệ thống truyền hình số mặt đất DVB – T, những bất cập, tồn tại khi triển khai tại Việt Nam, đồng thời nghiên cứu cấu trúc và những giải pháp kỹ thuật cơ bản, những tính năng ưu việt của tiêu chuẩn DVB – T2. Từ đó, đề xuất lựa chon giải pháp công nghệ hợp lý nhất cho hệ thống truyền hình số mặt đất tại Viêt Nam trong những năm tới. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT, NHU CẦU VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.1 Giới thiệu các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất Với truyền hình số mặt đất, hiện tại hầu hết các nước đang sử dụng thế hệ thứ nhất truyền hình số gồm 3 tiêu chuẩn: 1.1.1 Chuẩn ATSC Năm 1996 FCC đã chấp nhận tiêu chuẩn truyền hình số của Mỹ dựa trên tiêu chuẩn gói dữ liệu quốc tế 188 byte Mpeg – 2. Các chỉ tiêu kỹ thuật cụ thể được quy định bởi ATSC. ATSC cho phép 36 chuẩn Video từ HDTV đến các dạng thức Video tiêu chuẩn SDTV khác với các phương thức quét (xen kẽ, liên tục) và các tỷ lệ khuôn hình khác nhau. ATSC có cấu trúc dạng lớp, tương thích với mô hình liên kết hệ thống mở (OSI) 7 lớp của các mạng dữ liệu. Mỗi lớp ATSC có thể tương thích với các ứng dụng khác cùng lớp. ATSC sử dụng dạng thức gói MPEG-2 cho cả Video, Audio và dữ liệu phụ. Các đơn vị dữ liệu có độ dài cố định phù hợp với sửa lỗi, ghép dòng chương trình, chuyển mạch, đồng bộ, nâng cao tính linh hoạt và tương thích với dạng thức ATM. Hình 1.1 dưới đây mô tả khung dữ liệu VSB. § å n g b é m µ n h s è 1 D ÷ l iÖ u § å n g b é m µ n h s è 2 D ÷ l iÖ u 8 2 8 b iÓ u t r ­ n g 7 7 ,7  s 4 6 ,8  s 3 1 2 ® o ¹ n d ÷ l iÖ u Hình 1.1 Khung dữ liệu VSB [3]. 1.1.2 Chuẩn ISDB-T ISDB – T còn gọi là tiêu chuẩn DiBEG của Nhật Bản ban hành năm 1997, sử dụng kỹ thuật ghép kênh đoạn dải tần BTS (Band Segmened) – OFDM và cho phép sử dụng các phương thức điều chế tín hiệu số khác nhau đối với từng đoạn dữ liệu như QPSK, DQPSK, 16 QAM hoặc 64 QAM ISDB-T sử dụng tiêu chuẩn mã hoá MPEG-2 trong quá trình nén và ghép kênh. Hệ thống sử dụng phương pháp ghép đa tần trực giao OFDM cho phép truyền đa chương trình phức tạp với các điều kiện thu khác nhau, truyền dẫn phân cấp, thu di động v.v... có thể sử dụng cho các kênh truyền 6, 7 và 8MHz. Các tham số cơ bản của ISDB-T như bảng 1.1 sau: Bảng 1.1: mô tả các thông số truyền dẫn cho ISDB-T kênh cao tần 8MHz [12]. Kiểu Kiểu 1 Kiểu 2 Kiểu 3 Số đoạn dữ liệu Ns 13 Độ rộng băng tần (MHz) 7,433 7,431 7,426 Khoảng cách sóng mang (Khz) 5,291 2,645 1,322 Số sóng mang 1405 2809 5617 Kiểu điều chế sóng mang QPSK, 16QAM, 64QAM, DQPSK Số biểu trưng trong một khung 204 Khoảng thời gian tích cực trong một biểu trưng (S) 189 378 765 Khoảng phòng vệ (S) 1/4 47,25 94,5 189 1/8 23,625 47,25 94,5 1/16 11,8125 23,625 47,25 1/32 5,90625 11,8125 23,625 Mã hoá nội Mã hóa cuộn (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8) Mã hoá ngoại Mã Reed Solomon (204, 188) 1.1.3 Tiêu chuẩn Châu Âu (DVB – T) DVB dùng điều chế ghép kênh phân chia tần số trực giao có mã (COFDM), tốc độ bit tối đa 24 Mbps( dải thông 8Mhz). Điểm nổi trội nhất của COFDM là ở chỗ dòng dữ liệu cần truyền tải được phân phối cho nhiều sóng mang riêng biệt. Mỗi sóng mang được xử lý tại một thời điểm thích hợp và được gọi là một “COFDM Symbol”. Do số lượng sóng mang lớn, mỗi sóng mang lại chỉ truyền tải một phần của dòng bít nên chu kỳ của một biểu trưng khá lớn so với chu kỳ của một bít thông tin. Các sóng mang riêng biệt được điều chế QPSK, 16QAM hoặc 64QAM. Tỷ lệ mã hoá thích hợp của mã sửa sai cũng góp phần cải thiện chất lượng hệ thống. 1.1.4 Đánh giá 3 tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất Điểm giống nhau của ba tiêu chuẩn trên là sử dụng chuẩn nén MPEG -2 cho tín hiệu video. Điểm khác nhau cơ bản là phương pháp điều chế. Hệ thống ATSC sử dụng kỹ thuật điều chế “điều biên cụt” của những năm 1980. Điều biên cụt 8VSB (Vestigal Side Band) vẫn bị các khuyết tật vốn có của nó, không có khả năng cho thu di động, không khắc phục hiện tượng phản xạ và không thiết lập được mạng đơn tần như giải pháp của hệ ISDB-T và DVB-T. ISDB-T có ba điểm khác biệt so với DVB-T. Một là, sử dụng ghép xen thời gian, trong khi DVB-T không sử dụng kỹ thuật này. Hai là, phân đoạn (vùng) tần số cho các dịch vụ khác nhau. Trong ISDB-T, người ta dành 10 khoảng tần số cho dịch vụ hình ảnh và 3 khoảng cho dịch vụ âm thanh trong khi DVB – T chỉ sử dụng phương pháp điều chế phân cấp. Ba là, ISDB-T không tương thích với các hệ phát số qua vệ tinh DVB-S và phát số qua cáp DVB-C 1.2 Thực trạng truyền hình só mặt đất tại Việt Nam 1.2.1 Truyền hình tương tự mặt đất Theo số liệu khảo sát mới đây, hiện có 63.69% số hộ gia đình (22 triệu hộ) đang xem truyền hình tương tự từ các đài phát khác nhau: Đài Truyền hình Việt Nam (VTV) hiện đang có mạng phủ sóng analog trên phạm vi toàn quốc với nhiều kênh chương trình. Đài truyền hình của 63 tỉnh thành trong cả nước, Đài truyền hình kỹ thuật số (VTC), Đài Tiếng nói Việt nam (VOV) hiện đang phát sóng analog. Mạng phát hình số mặt đất Với tổng số 25% số hộ gia đình cả nước đang xem truyền hình số mặt đất từ các Đài: Mạng truyền hình số VTC phát sóng toàn quốc theo chuẩn DVB-T, nén MPEG2, là mạng truyền hình có diện phủ sóng trên 44 tỉnh, thành phố với trên 80 điểm phát sóng. Ngoài ra, Đài TH TP.HCM đang phát sóng DVB-T trên kênh 25. Đài PT-TH Bình Dương cũng đã triển khai phát sóng DVB-T trên kênh 53, AVG đang triển khai mạng DVB – T đơn tần. Hiện nay VTC đã phát sóng 28 kênh truyền hình và nhiều kênh phát thanh được điều chế trên hai kênh sóng mang liền kề. Việc truyền dẫn tín hiệu đến các máy phát được thực hiện qua mạng cáp quang và qua vệ tinh. Tín hiệu Video và Audio sau khi được nén và ghép thành 02 luồng số liệu ASI 1 và ASI 2 sẽ được ghép và truyền qua cáp quang hoặc qua vệ tinh đến các địa điểm phát sóng, phát ở 02 kênh RF liền kề phát sóng mặt đất. Như vậy, hiện nay ở Việt Nam, việc phát sóng kỹ thuật số sử dụng công nghệ DVB-T đã được một số đơn vị và các đài truyền hình từng bước triển khai. Các đài và đơn vị này đều sử dụng công nghệ nén MPEG-2, phát sóng theo mô hình mạng đa tần (trừ An Viên Group) và ghép khá nhiều chương trình trên một kênh sóng. 1.3 Nhu cầu và xu hướng phát triển Người xem luôn có nhu cầu thu được nhiều kênh từ sóng truyền hình mặt đất. Đáp ứng nhu cầu này với truyền hình Analog gặp nhiều khó khăn về thiết bị phát và kênh sóng cao tần, vì mỗi kênh cần một máy phát và một kênh sóng. Các băng tần VHF và UHF lâu nay dùng cho truyền hình mặt đất đến nay đã không đủ cho yêu cầu phát nhiều kênh, trong khi các mạng thông tin chuyên ngành, thông tin di động cũng có nhu cầu ở các dải tần này. Chất lượng của các kênh truyền hình đòi hỏi ngày càng cao, đặc biệt là nhu cầu thưởng thức truyền hình độ nét cao (HDTV) ngày càng lớn. Để đáp ứng các nhu cầu trên chỉ có giải pháp là chuyển sang truyền hình số mặt đất với những ưu điểm vượt trội so với truyền hình analog. Với truyền hình số DVB-T có thể thiết lập mạng phát hình gồm nhiều máy phát trên cùng một kênh sóng. Điều này giúp cho việc nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần và tiết kiệm kinh phí đầu tư, chi phí vận hành... Để phát huy được các ưu điểm trên, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt quy hoạch phát sóng truyền dẫn, theo đó sẽ chấm dứt truyền dẫn, phát sóng truyền hình bằng công nghệ Analog, chuyển sang phát sóng số mặt đất trước năm 2020. Việc phát triển nhanh các hệ thống phát hình số mặt đất với số kênh đủ lớn, có khả năng phát HDTV là một nhu cầu cấp thiết ở nước ta. Mạng DVB – T đã được nhiều Quốc gia lựa chọn triển khai cũng như đã khẳng định được ưu thế rõ rệt trên thế giới. Tuy nhiên, qua các hệ thống truyền hình số đang khai thác và nhu cầu thực tế đặt ra về đòi hỏi ngày càng tăng về dung lượng, về kháng lỗi đường truyền, nâng cao độ tin cậy với các loại hình dịch vụ, về giảm tỷ số công suất đỉnh / công suất trung bình, nhu cầu về phân chia phổ tần của các dịch vụ viễn thông khác, cùng với xu thế hội tụ trong lĩnh vực truyền dẫn, truyền hình di động, sự phát triển mạnh mẽ của truyền hình độ phân giải cao HDTV với dung lượng bit lớn mà DVB – T chưa đáp ứng được. Trước những nhu cầu đặt ra trên, từ tháng 6/2007 đến tháng 3/2008, trên 40 tổ chức đã tập trung nghiên cứu tiêu chuẩn mới của DVB - T. Đến cuối năm 2008, những nội dung cơ bản của tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB-T2 đã được ban hành. Cùng với việc ra đời các chuẩn nén mới như MPEG 4, chuẩn H264 kết hợp với các ưu điểm vượt trội của DVB – T2, nhất là khi sử dụng với mạng đơn tần và nhiều kênh liền kề sẽ là xu hướng phát triển cho truyền hình số mặt đất trên thế giới. Trước hoàn cảnh đó, truyền hình số mặt đất Việt Nam sẽ lựa chọn công nghệ nào? Đây là một bài toán cần có lời giải để đáp ứng được nhu cầu phát triển của kinh tế - xã hội Việt Nam. Luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu công nghệ truyền hình mặt đất đang và sẽ có ở Việt Nam, thế giới để từ đó đề xuất khuyến nghị lựa chọn công nghệ hợp lý cho truyền hình số Việt Nam. Chương 2 TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN DVB – T 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống DVB-T Hệ thống được định nghĩa là một thiết bị gồm những khối chức năng, tín hiệu đầu vào là dòng truyền tải MPEG-2 nhận được tại đầu ra của bộ ghép (Multiplexer), đầu ra là tín hiệu RF đi tới anten. Hệ thống tương thích với chuẩn nén tín hiệu video MPEG-2 ISO/IEC 13818. Do hệ thống được thiết kế cho truyền hình số mặt đất hoạt động trong băng tần UHF hiện có, nên đòi hỏi hệ thống phải có khả năng chống nhiễu tốt từ các máy phát tương tự hoạt động cùng kênh hoặc kênh liền kề, đòi hỏi hệ thống phải có hiệu suất sử dụng phổ tần cao băng tần UHF, điều này có thể đảm bảo bằng việc sử dụng mạng đơn tần (SFN). Sơ đồ khối chức năng của hệ thống phát theo tiêu chuẩn DVB – T được thể hiện ở hình 2.1 dưới đây. Hình 2.1: Sơ đồ khối chức năng hệ thống phát hình số mặt đất DVB-T [6] Đây là sơ đồ khối của một hệ thống phát hình số mặt đất đầy đủ. Các tín hiệu hình ảnh, âm thanh sẽ qua một loạt quá trình xử lý để cuối cùng, tại đầu ra anten cũng vẫn là tín hiệu cao tần phát đi. Những tính năng ưu việt của truyền hình số mặt đất lại hoàn toàn được thể hiện trong các quá trình xử lý này. Các khối nét đứt trên hình 2.1 sẽ được sử dụng khi hệ thống dùng theo cấu hình điều chế phân cấp. Khi đó từ khối ghép kênh mã hóa nguồn dữ liệu MPEG 2 phân chia dòng dữ liệu thành 2 luồng với những mức ưu tiên khác nhau, tốc độ bit và tỷ lệ mã hóa khác nhau, có nghĩa là khả năng chống lỗi của từng dòng bit là khác nhau. Sơ đồ khối cho ta thấy một hệ thống máy phát chủ yếu sẽ gồm phần điều chế OFDM và phần mã hoá sửa lỗi. 2.2 Giải pháp cơ bản ở từng khối chức năng của DVB-T 2.2.1 Ghép kênh và mã hóa nguồn dữ liệu MPEG-2 Các tín hiệu đầu vào gồm hình ảnh, âm thanh và các dữ liệu phụ sẽ được số hóa nhờ khối ghép kênh, mã hóa và nén MPEG-2. Đầu ra của khối này sẽ là dòng truyền truyền tải MPEG-2 với một tốc độ bit nhất định đưa vào máy phát. Đây là quá trình số hóa tín hiệu. 2.2.2 Khối ghép kênh truyền tải và ngẫu nhiên hóa số liệu Để hạn chế tối đa các lỗi trong truyền dẫn, dòng dữ liệu TS đến từ khối nén sẽ được ngẫu nhiên hoá. Các gói dữ liệu này đầu tiên được nhận dạng bởi chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS. Mục đích của quá trình này là phân tán năng lượng trong phổ tín hiệu số và xác định số nhị phân thích hợp (loại bỏ các chuỗi dài “0” và “1”), đồng thời đây cũng được xem là quá trình phối hợp để ghép kênh truyền tải. 2.2.3 Khối mã ngoại và ghép xen ngoại Dòng dữ liệu sau khi đã được ngẫu nhiên hóa sẽ tiếp tục được xử lý tại khối mã ngoại và ghép xen ngoại. Sở dĩ gọi là “ngoại” vì việc xử lý ở đây là theo byte, còn mã nội và ghép xen nội là xử lý theo “bit”. Bộ mã ngoại sử dụng mã Reed- Solomon RS (204, 188, t=8) để mã hoá dữ liệu đã được ngẫu nhiên hoá nhằm tạo ra các gói dữ liệu đã được bảo vệ lỗi. Do được mã hoá theo mã RS (204,188, t=8) nên mỗi gói dữ liệu sẽ được thêm 16 bytes sửa lỗi và nó có khả năng sửa tới 8 lỗi trong một gói. Việc ghép ngoại chính là ghép các byte với một chu kỳ ghép qui định trước, thường độ sâu ghép là l=12. Đây cũng là việc nhằm giảm tính thống kê của lỗi. 2.2.4 Khối mã nội (inner coder) Đây là quá trình mã hoá tiếp theo nhưng việc mã sẽ chi tiết đến từng bit. Thông số mã hóa ở đây chính là tỷ lệ mã hóa n/m (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8). Nghĩa là cứ m bít truyền đi thì chỉ có n bit mang thông tin, các bit còn lại là để sửa lỗi. 2.2.5 Khối ghép nội (inner interleaver) Dữ liệu đến đây sẽ được tráo hoàn toàn theo từng bit, thông tin sẽ rất khác so với ban đầu. Bộ ghép kiểu bít Quá trình này để giảm thiểu lỗi đến mức tối đa. Bộ ghép xen symbol. Mục đích của bộ ghép xen symbol là đặt những ký tự có v bit lên 1512 (mode 2k) hoặc 6048 (mode 8k) sóng mang. Bộ ghép xen symbol đuợc thực hiện trên các khối có 1512 (mode 2k) hoặc 6048 (mode 8k) ký tự dữ liệu. 2.2.6 Chòm sao tín hiệu và quá trình ánh xạ (mapper) Hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất OFDM sử dụng kỹ thuật truyền dẫn ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM. Mỗi khung OFDM gồm các sóng mang được điều chế theo một trong các phương pháp QPSK, 16QAM, 64QAM, 16QAM không đồng nhất, 64QAM không đồng nhất. COFDM cho phép trải dữ liệu để truyền đi trên cả miền thời gian và miền tần số. Do có hiện tượng fading tần số giữa các dải tần cận kề, nên COFDM có sử dụng xen tần số, nghĩa là các bit dữ liệu liên tiếp nhau sẽ được trải ra trên các sóng mang cách biệt nhau Hình 2.6 Hình 2.6 Thực hiện ánh xạ (mapping) dữ liệu lên các symbol Trong DVB-T việc ánh xạ (mapping) dữ liệu lên các symbol OFDM thực ra là điều chế từng sóng mang riêng rẽ, và có thể theo một trong ba chòm sao toạ độ phức 4QAM, 16QAM, 64QAM. Tại mỗi symbol, mỗi sóng mang sẽ được điều chế bởi một số phức lấy từ tập chòm sao. 2.2.7 Cấu trúc khung OFDM Tín hiệu truyền dẫn được sắp xếp thành các khung. Mỗi khung có chu kỳ TF gồm có 68 ký tự OFDM. Cứ 4 khung lập thành một siêu khung. Mỗi ký tự được thiết lập bởi k = 6817 sóng mang ở mode 8k hoặc k = 1705 trong mode 2k, nó có chu kỳ Ts. COFDM đã thực hiện việc phân chia kênh truyền dẫn cả trong miền thời gian và miền tần số, tổ chức kênh RF thành tập các "dải tần phụ" hẹp và tập các "đoạn thời gian" liên tiếp nhau hình 2.8. t im e f r e q u e n c y C h a n n e l B a n d w i d t h f r e q u e n c y s u b - b a n d t i m e s e g m e n t Hình 2.8 Phân chia kênh Mỗi cái có một độ dịch tần Doppler khác nhau, cùng với đường tín hiệu chính. Trục z miêu tả biên độ đáp ứng kênh. Ngoài dữ liệu truyền đi, 1 khung OFDM còn chứa: Các tải phụ TPS (transmission parameter signalling). Tín hiệu dẫn đường dùng cho đồng bộ khung, đồng bộ tần số, thời gian. Các sóng mang trong 1 ký tự OFDM được đánh số từ kmin đến kmax. kmin = 0, kmax =1704 trong mode 2k. kmin = 0, kmax = 6816 trong mode 8k. sóng mang kmin và kmax là (k-1)/TU. Khoảng cách giữa các sóng mang liền kề nhau là 1/TU. Khoảng cách giữa các tham số của 1 ký tự OFDM theo từng mode được cho trong bảng 2.4. Bảng 2.4: Các tham số của 1 ký tự OFDM [7] Tham số Mode 8k Mode 2k Số các sóng mang k 6817 1705 Chỉ số của sóng mang kmin 0 0 Chỉ số của sóng mang kmax 6816 1704 Chu kỳ TU 896s 224s Khoảng cách giữa các sóng mang 1116 Hz 4464 hz Khoảng cách giữa sóng mang kmin và kmax 7,61 MHz 7,61 MHz. Chèn các sóng mang phụ Trong mỗi đoạn thời gian, gọi là mỗi symbol OFDM, mỗi dải tần phụ được trang bị một sóng mang phụ mô tả trên hình 2.9. Để tránh nhiễu giữa các sóng mang, chúng được bố trí vuông góc với nhau, nghĩa là khoảng cách giữa các sóng mang được đặt bằng với nghịch đảo của một chu kỳ symbol . Hình 2.9. Chèn các sóng mang phụ [1] Chèn khoảng bảo vệ Do các "echo" được tạo ra bởi các bản sao của tín hiệu gốc khi bị trễ, nên tại phần cuối của mỗi symbol OFDM sẽ có nhiễu liên symbol với phần đầu của symbol tiếp theo. Để tránh điều này, một khoảng bảo vệ được chèn vào mỗi symbol. Như trên hình 2.10. . Hình 2.10: Chèn khoảng bảo vệ [1] Đồng bộ kênh Để giải điều chế tín hiệu một cách chính xác, các máy thu phải lấy mẫu chính xác tín hiệu trong suốt khoảng hữu ích của symbol OFDM (bỏ qua khoảng bảo vệ). Do đó, Hệ thống DVB-T sử dụng các sóng mang "pilot", trải đều đặn trong kênh truyền dẫn, đóng vai trò làm các điểm đánh dấu đồng bộ. 2.2.8 Các tín hiệu chuẩn Ngoài dữ liệu truyền đi trong khung OFDM còn có các thông tin phụ để giúp cho thiết bị thu nhận dạng và giải điều chế được luồng dữ liệu. Các tải phụ TPS (transmission parameter signalling) được truyền song song và mang thông tin về: Điều chế, gồm giá trị của giản đồ chòm sao QAM; Thông tin mã hoá theo lớp; Khoảng bảo vệ; Tỷ lệ mã nội; Model truyền (mode 2k hoặc 8k); Số khung trong một siêu khung ( khi truyền trong mạng SFN
Luận văn liên quan