Kênh truyền sóng trong truyền hình số mặt đất và tác động đến chất lượng truyền dẫn

Nhằm mục đích tìm giải pháp nâng cao chất lượng truyền dẫn trong truyền hình số mặt đất, bài báo này tập trung nghiên cứu kênh truyền sóng vô tuyến trong truyền hình số mặt đất, các ảnh hưởng của kênh truyền lên chất lượng truyền dẫn. Mời các bạn cùng tham khảo!

Kênh truyền sóng truyền hình số mặt đất tác động đến chất lượng truyền dẫn Nguyễn Trung Hiền1,2, Nguyễn Ngọc San2, Nguyễn Đình Thu1, Lê Nhật Thăng2 VNPT Bắc Ninh, Tập đồn Bưu Viễn thơng Việt Nam Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Bộ Thơng tin Truyền thông Email: hiennt.bnh@vnpt.vn, sannn@ptit.edu.vn, thund.bnh@vnpt.vn, thangln@ptit.edu.vn, Tóm tắt — Trong hai thập niên qua, hệ thống quảng bá truyền hình số mặt đất (DTTB – Digital Television Terrestrial Broadcasting) phát triển mạnh khắp giới Thời gian gần đây, với phát triển mạnh mẽ cơng nghệ xử lý tín hiệu số tiên tiến, hệ thống DTTB hệ nghiên cứu để cung cấp nhiều loại dịch vụ với chất lượng tốt hiệu suất phổ tần cao Đối với truyền hình số mặt đất, kênh truyền dẫn có nhiều nhược điểm như: Giảm chất lượng truyền sóng đa đường từ phản xạ bề mặt, nhiễu xạ với vật cản nhọn, tán xạ qua môi trường không đồng Nhằm mục đích tìm giải pháp nâng cao chất lượng truyền dẫn truyền hình số mặt đất, báo tập trung nghiên cứu kênh truyền sóng vơ tuyến truyền hình số mặt đất, ảnh hưởng kênh truyền lên chất lượng truyền dẫn Các yếu tố hạn chế hệ thống thông tin vô tuyến bắt nguồn từ môi trường vô tuyến Các yếu tố là: + Suy hao theo khoảng cách, che tối vật cản đường truyền + Pha đinh đa đường phân tán thời gian: Phản xạ, nhiễu xạ tán xạ làm méo tín hiệu thu cách trải rộng chúng theo thời gian Phụ thuộc vào băng thông hệ thống, yếu tố dẫn đến thay đổi nhanh cường độ tín hiệu gây nhiễu giao thoa ký hiệu (ISI: Inter Symbol Interference) + Nhiễu tần số hay tần số lân cận gây méo cho tín hiệu mong muốn Để làm rõ ảnh hưởng kênh truyền sóng vơ tuyến truyền hình số mặt đất lên chất lượng truyền dẫn, sau phần giới thiệu báo tập trung trình bày với phần 2: Hệ thống DTTB; phần 3: Mơ hình kênh truyền sóng DTTB; phần 4: Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn phần cuối Kết luận Từ khóa – Truyền hình số mặt đất, kênh truyền sóng, chất lượng truyền dẫn I GIỚI THIỆU Truyền hình số giới thiệu từ năm 1994 Mỹ 1996 châu Âu Nhật Bản, qua hệ thống qua vệ tinh sau mạng mặt đất Kỳ vọng đặt nhiều vào hệ thống truyền hình số nói chung hệ thống truyền hình số mặt đất (DTTB) nói riêng Điểm quan trọng hệ thống DTTB phải đáp ứng truyền hình HDTV với yêu cầu cao chất lượng đường truyền [1] [3] Sau ITU chấp nhận tiêu chuẩn DTTB thứ tư: Quảng bá đa phương tiện truyền hình số mặt đất – DTMB, vào tháng 12/2011, có chuẩn DTTB sử dụng rộng rãi nhiều nước: ATSC (Hệ thống truyền hình tiên tiến) Mỹ, DVB-T (Truyền hình số mặt đất) Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu -ETSI, ISDB-T (Quảng bá số tích hợp dịch vụ mặt đất) Nhật DTMB (Quảng bá đa phương tiện truyền hình số mặt đất) Trung Quốc [5][6] Nhìn chung chuẩn hỗ trợ tốt HDTV, nhiên bùng nổ thông tin nhu cầu dịch vụ đa dạng tốc độ chất lượng, điều địi hỏi cần có hệ thống DTTB với hiệu mạnh nhờ phát triển nhanh cơng nghệ xử lý tín hiệu tiên tiến mà hệ thống DTTB hệ thứ hai đời II HỆ THỐNG DTTB Kiến trúc hệ thống DTTB hình Mặc dù bốn chuẩn ATSC, DVB-T, ISDB-T DTMB ITU chấp nhận cho hệ thống DTTB hệ thứ chúng có đặc tính kỹ thuật khác biệt [1] [2] Video Audio Video coding Audio coding Lớp truyền tải Điều chế mã hóa kênh Số liệu Luồng chương trình MÁY PHÁT Máy chủ ứng dụng Dữ liệu hướng dẫn Trong truyền dẫn vơ tuyến, đặc tính kênh vơ tuyến có tầm quan trọng đặc biệt chúng ảnh hưởng trực tiếp lên chất lượng truyền dẫn dung lượng Trong hệ thống vô tuyến thông thường (khơng phải hệ thống vơ tuyến thích ứng), tính chất thống kê dài hạn kênh đo đánh giá trước thiết kế hệ thống Nhưng hệ thống vô tuyến tiên tiến thường sử dụng điều chế thích ứng, vấn đề phức tạp Để đảm bảo hoạt động thích ứng đúng, cần phải liên tục nhận thông tin tính chất thơng kê ngắn hạn chí tức thời kênh Video Audio Tháp truyền hình Luồng truyền tải Kênh quảng bá vơ tuyến Chương trình trung gian Lớp truyền tải Video decoding Giải điều chế giải mã kênh Audio decoding Luồng chương trình Anten người dùng Luồng truyền tải MÁY THU Hình Kiến trúc hệ thống DTTB điển hình ATSC 49 Đây chuẩn DTTB đề xuất Mỹ năm 1995 ATSC cho phép sử dụng truyền dẫn đơn sóng mang Mục đích ban đầu thiết kế ATSC thu HDTV cố định trời kênh 6MHz với tốc độ liệu 19,39Mb/s Dù có cơng suất phát thấp độ phức tạp cao, lan truyền lỗi trình cân hồi tiếp định nên ATSC nhạy cảm với kênh pha đinh đa đường khó hỗ trợ máy thu di động đạt hiệu suất phổ tần cao hơn, đồng nhanh DTMB sử dụng mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp hiệu cao (LDPC) phía sau mã BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquengham) để cải thiện tốt hiệu hệ thống DTMB hỗ trợ tốc độ liệu lên đến 32,49Mb/s độ rộng kênh 8MHz Tổng kết hệ thống bốn chuẩn DTTB trình bày bảng [3] [4] DVB-T III Được ETSI công bố vào năm 1997, chuẩn DTTB sử dụng rộng rãi với 60 quốc gia Công nghệ tảng DVB-T truyền dẫn đa sóng mang ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM), mã hóa với khả chống pha đinh đa đường tốt DVB-T hỗ trợ máy thu cố định nhà, máy thu di động kênh 8MHz tốc độ liệu dải 4,98Mb/s đến 31,67Mb/s Trong thơng tin vơ tuyến, sóng vơ tuyến truyền qua mơi trường vật lý có nhiều cầu trúc vật thể tòa nhà, đồi núi, cối, xe cộ chuyển động… Nói chung q trình truyền sóng thơng tin vơ tuyến phức tạp Q trình có đường truyền thẳng (LOS: Line Of Sight), hay nhiều đường mà khơng có LOS đồng thời hai Truyền sóng nhiều đường xẩy có phản xạ, nhiễu xạ tán xạ ISDB-T Phản xạ xẩy sóng vơ tuyến đập vào vật cản có kích thước lớn nhiều so với bước sóng Nói chung phản xạ gây bề mặt Trái đất, núi tường tòa nhà… Chuẩn Nhật phát triển năm 1999 Về công nghệ ISDB-T giống với DVB-T, nhiên so với DVB-T, ISDBT có hai cải tiến bản: Thứ nhất, ghép xen dài giúp cải thiện chất lượng thu di động Thứ hai, với công nghệ OFDM truyền dẫn phân đoạn băng tần (BST-OFDM) giúp ISDB-T hỗ trợ đa dịch vụ Nhiễu xạ xẩy sóng điện từ gặp phải bề mặt sắc cạnh thành gờ cấu trúc rộng Tán xạ xẩy kích thước vật thể mơi trường truyền sóng nhỏ bước sóng Thực tế tán xạ thường xuất sóng vơ tuyến gặp phải biển hiệu giao thông, cột đèn đường… Bảng Thông số hệ thống chuẩn DTTB ATSC Chuẩn ứng dụng Băng tần Mã hóa nguồn A.52/A.53 DVB-T ISDB-T DTMB EN 300 744 ARIB STDB31 GB 20600-2006 6MHz Ngoài phản xạ, nhiễu xạ tán xạ, sóng vơ tuyến cịn bị suy hao đường truyền Cường độ tín hiệu bị thay đổi theo thời gian chuyển động máy thu máy phát Để phân tích, ta đặc trưng ảnh hưởng truyền sóng vơ tuyến thành hai loại: Suy hao tín hiệu phạm vi rộng méo tín hiệu phạm vi hẹp Suy hao tín hiệu phạm vi rộng gây suy hao đường truyền che tối máy phát máy thu, cịn méo tín hiệu phạm vi hẹp xẩy truyền sóng nhiều đường 6, 7, 8MHz Luồng truyền tải MPEG-2 Sơ đồ truyền dẫn Đơn sóng mang CodedOFDM với kích thước FFT: 2k 8k Thời gian bảo vệ - Mã hóa kênh Mã lưới tỷ lệ 2/3 +RS(207,187, t=10) Mã xoắn đục lỗ Sơ đồ điều chế 8-VSB QPSK, 16QAM 64QAM Đan xen Đan xen lưới 12/1 Đan xen bit + đan xen ký hiệu 19,39Mb/s 4,98– 31,67Mb/s Tốc độ số liệu BST-OFDM với kích thước FFT: 2k 4k 8k 1/32, 1/16, 1/8 1/4 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 + RS(204,188, t=8) DQPSK, QPSK, 16QAM 64QAM Đan xen bit + đan xen thời gian– tần số 3,65 – 23,23Mb/s MƠ HÌNH KÊNH TRUYỀN SĨNG Đối với truyền hình số mặt đất, mơ hình truyền sóng cần phải xác định để tính tốn tổn hao đường truyền từ xác định vùng phủ sóng, tính tốn thơng số khác kênh vơ tuyến có ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu truyền qua kênh Một số mơ hình phổ biến sử dụng nghiên cứu kênh truyền sóng truyền hình số mặt đất bao gồm [7]: TDS-OFDM với kích thước FFT: 3780 1/4, 1/7, 1/9 Mơ hình NTIA-ITS Longley-Rice, cịn gọi mơ hình ITM (Irregular Terrain Model) LDPC(7488,300 8/4512/6016) + BCH(762,752) Mơ hình phổ biến FCC (Federal Communication Commission) – Mỹ chấp nhận tiêu chuẩn cho dự đốn vùng phủ sóng với dải tần rộng từ 20MHz – 20GHz, độ cao anten từ 0,5m – 3.000m, khoảng cách máy thu từ 200m – 500km Mơ hình phát triển cho giải pháp truyền dẫn điểm – vùng Kết hợp với đồ SRTM, mơ hình cho kết tính tốn tổn hao đường truyền xác QPSK, 4QAMNR, 16, 32 64QAM Đan xen xoắn 4,81 – 32,49Mb/s Mơ hình Hata-Davidson Mơ hình phiên thay đổi mơ hình Hata, khuyến nghị TIA (The Telecommunications Industry Association) phép mở rộng tham số đầu vào khoảng cách để phù hợp với hệ thống DTTB Mơ hình sử dụng HAAT (Height Average Above Terrain) tính tốn DTMB DTMB triển khai Trung Quốc từ năm 2006 Cơng nghệ chìa khóa DTMB sơ đồ truyền dẫn đa sóng mang với tên gọi OFDM đồng thời gian (TDS-OFDM), sử dụng chuỗi tạp âm giả ngẫu nhiên (PN) thay cho tiền tố chu kỳ (CP) làm khoảng bảo vệ khối liệu liền kề để Mơ hình theo khuyến nghị ITU-R P.1546 50 Là mơ hình ITU-R đề xuất để dự đốn vùng phủ sóng điểm – vùng cho dịch vụ mặt đất dải tần 30MHz – 3GHz Nguồn thứ cấp Huygens Mơ hình dựa lý thuyết nhiễu xạ cạnh sắc đơn Mơ hình phát triển để tính tốn tổn hao đường truyền trường hợp hai vật cản sắc cạnh DKE (Double-Knife Edge Diffraction) nhiều vật cản tách biệt Các mô hình tương tự cho vật cản đầu tù cạnh cách biệt kép giới thiệu khuyến nghị ITU-R P.52613 ITU Ở đây, ta khảo sát trường hợp xác định ảnh hưởng vật cản đơn nằm đường truyền máy phát máy thu, xem xét vật cản chắn rộng, lượng không qua được, chắn hấp thụ, bán vô hạn Cạnh vật cản gọi cạnh sắc Vật cản cạnh sắc Mặt sóng Hình Minh họa nhiễu xạ cạnh sắc Trong Ed trường nhiễu xạ, Ei trường tới (thường Ei = E0, với E0 cường độ trường không gian tự do) 𝐹(𝜈) tích phân Fresnel: Mặt sóng phẳng khơng đổi Sóng đến Nguồn thứ cấp F     j  1 j  exp   d    (2) Một dạng khác là: Cạnh sắc Nhiễu xạ Vùng che tối 11  F      C    C    S    S    (3) 2  Màn chắn hấp thụ Trong 𝐶(𝜈), 𝑆(𝜈) tích phân sin cos Fresnel, chúng ước lượng tốn học Hình Nguyên lý Huygens nhiễu xạ cạnh sắc Tham số Fresnel vơ hướng  tính tốn theo cơng thức: Ngun lý Huygens sử dụng để dự đốn nhiễu xạ sóng phẳng cạnh sắc Theo nguyên lý Huygens, điểm mặt sóng là nguồn sóng thứ cấp, lan truyền tiếp với tốc độ Nói cách khác, nhiễu xạ bẻ cong sóng quanh cạnh vật cản, phụ thuộc vào kiểu địa hình cối Nguyên lý Huygens tượng nhiễu xạ trình bày hình   1    h        d1 d   (4) Hoặc Mơ tả hình học nhiễu xạ cạnh sắc theo nguyên lý Huygens trình bày hình Áp dụng nguyên lý Huygens dạng toán học, cường độ trường nhiễu xạ dự đốn Đóng góp tất nguồn thứ cấp vùng phía cạnh vật cản tổng trường thành phần theo biên độ pha Kết cho thấy giảm cường độ trường nhiễu xạ cạnh sắc theo dB Đó tham số tổn hao truyền sóng tính tốn việc sử dụng tham số Fresnel   2         1        d1 d   (5) Trong đó: h độ cao cạnh sắc (đỉnh vật cản) đường nhìn thẳng, LOS  góc nhiễu xạ (rad) Hệ số nhiễu xạ nhiễu xạ cạnh sắc cho bởi: d1 khoảng cách máy phát vật cản theo LOS  E  Gd  dB   20.lg  d   20.lg F    Ei  d2 khoảng cách máy thu vật cản theo LOS (1)  bước sóng Các xấp xỉ sau thực để lý thuyết có giá trị: d1, d2 ≫ h; d1, d2 ≫  51 Phương trình (1) ước tính sử dụng giải pháp số Kết gần tính phương trình (6) Gd  dB   Như vậy, vùng giới hạn 0,6 miền Fresnel thứ (0,6F1) coi vùng không cản trở, gọi vùng cấm, vùng thống tổng tổn hao đường truyền thực tế giống trường hợp khơng có vật cản   1 Gd  dB   20 lg  0,5  0,62  Gd  dB   20 lg  0,5e 0 ,95  1     Vùng không cản trở minh họa đơn giản hình (6)  1 Gd  dB   20 lg 0,  0,1184   0,38  ,1   0, 225  Gd  dB   20 lg          2,4   2, Với 𝜈 > −0,7 xấp xỉ sau dùng: Gd  dB   ,9  20 lg    0,1      0,1 (7) Hình Khoảng trống 0,6 miền Fresnel nhứ Việc sử dụng miền Fresnel cách hữu ích để khảo sát nhiễu xạ cạnh sắc Miền Fresnel hình elip trịn xoay đồng trục nằm máy phát máy thu Chúng định nghĩa quỹ tích điểm mà khoảng cách (a+b) với khoảng cách (d1+d2) máy phát máy thu (đường LOS) cộng với n lần nửa bước sóng Trong thực tế, mặt cắt đứng máy phát máy thu, đường nhìn thẳng (LOS), miền Fresnel thứ vùng 0,6 miền trình bày hình Vùng cấm nơi không cho phép vật cản tô đậm hình Mặt cắt đường truyền từ máy phát (Tx) đến máy thu (Rx) Khoảng hở miền Fresnel định nghĩa (ℎ⁄𝑟𝑛 ) biểu diễn theo hàm tham số Fresnel vô hướng  :  d1  d  h  2n  d1d rn (8) Độ cao (m)  h Mặt cắt đứng Cong trái đất Khoảng cách hai trạm (m) Hình Vùng cấm thực tế: 0,6F1 Các chế vật lý q trình truyền lan sóng điện từ truyền lan không gian tự do, phản xạ, nhiễu xạ tán xạ Các chế xác định q trình truyền lan tín hiệu điện từ Các phương pháp mơ hình phát triển để dự đốn lan truyền sóng vô tuyến Một điều cần nhớ kênh vô tuyến thay đổi theo thời gian Các mơ hình truyền lan chia thành hai loại mơ hình thống kê – thực nghiệm mơ hình hình học – tất định Các mơ hình thực nghiệm thích nghi tốt với việc tính tốn vùng phủ sóng gần nhanh Mơ hình thực nghiệm tính tốn cường độ trường mà không yêu cầu hiểu biết chi tiết địa hình Các mơ hình sử dụng liệu đo lường rộng rãi môi trường truyền dẫn khác sử dụng phương trình đơn giản, phụ thuộc liệu đồ Tham số nhiễu xạ Fresnel,  Hình Suy hao nhiễu xạ vật cản cạnh sắc Nếu cạnh sắc cản trở miền Fresnel, cường độ trường tính tốn vị trí nào, chúng mang lượng lan truyền sóng điện từ Hệ số nhiễu xạ cạnh sắc Gd(dB) hàm tham số nhiễu xạ Fresnel  cho hình Quan sát hình này, ta thấy tham số Fresnel  có giá trị -0,8 vật cản chiếm 0,6 miền Fresnel thứ tổn hao vật cản lúc 0dB Khoảng hở đặc tính định vật cản có có gây cản trở đáng kể hay khơng Các mơ hình hình học tất định u cầu tính tốn nhiều, thời gian, chúng cho kết tính tốn vùng phủ sóng vơ tuyến theo địa lý xác nhiều Các mơ hình 52 hiệu DTTB Khi có nhiều tiêu chuẩn hình ảnh HD, 4K hay UHD, 8K 3DTV với yêu cầu băng tần ngày rộng vấn đề hạn chế băng tần ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng truyền dẫn DTTB yêu cầu hiểu biết chi tiết địa hình đưa vào tính tốn độ cong trái đất Các mơ hình thống kê – thực nghiệm điển hình sử dụng cho hệ thống DTTB mơ hình Hata-Davidson, mơ hình ITU-R P.1546 Bên cạnh mơ hình hình học – tất định phổ biến cho DTTB mơ hình nhiễu xạ cạnh sắc đơn đặc biệt mơ hình Longley Rice IV Bên cạnh đó, nhiễu vô tuyến kênh lân cận, băng tần lân cận cần phải loại trừ tránh ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu DTTB V CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG Giải pháp nâng cao chất lượng truyền dẫn hệ thống DTTB nghiên cứu kỹ triển khai chuẩn DTTB-2 nhất, giải pháp [9] [10]: Đối với đường truyền dẫn tín hiệu từ trạm phát DTTB đến máy thu đầu cuối sử dụng sóng vơ tuyến, yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng truyền dẫn bao gồm [8]: + Truyền dẫn đa sóng mang sử dụng OFDM Các vấn đề tồn OFDM ISI, ICI, PAPR khắc phục triệt để giải pháp kỹ thuật cụ thể Pha đinh Cũng giống hệ thống vơ tuyến nói chung, truyền dẫn DTTB chịu ảnh hưởng mạnh từ tượng pha đinh bắt nguồn từ môi trường truyền Trước hết pha đinh che tối vật cản đường truyền Điều thường hay xảy DTTB thường phát nơi đơng dân cư, có nhiều vật kiến trúc gây cản trở sóng điện từ lan truyền Bên cạnh đó, số trường hợp thiết kế máy thu DTTB sử dụng anten nhà, tổn hao sóng thâm nhập tịa nhà ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng tín hiệu + Mã hóa kênh mạnh để kiểm soát tốt lỗi bit Bên cạnh mã Reed Solomon mã LDPC triển khai hệ thống DTTB-2 + Nâng cao hiệu suất sử dụng phổ tần nhờ điều chế bậc cao, lên đến 256QAM chuẩn DTTB-2 + Truyền dẫn thích ứng với sơ đồ điều chế, mã hóa kết hợp với đa dạng đảm bảo chất lượng đường truyền yêu cầu Loại thứ hai pha đinh đa đường Mặc dù máy thu DTTB cố định, để tránh vật cản đường truyền cột anten phát DTTB thường cao, nhiên vùng thị tín hiệu thu anten chủ yếu đường khơng trực tiếp phải tính đến ảnh hưởng truyền đa đường, đặc biệt DTTB sử dụng điều chế OFDM ảnh hưởng nhiễu liên ký hiệu, ISI đa đường nghiêm trọng + Thiết kế anten tốt hơn, vừa đảm bảo tính hướng, vừa hỗ trợ phân tập giúp cải thiện tốt chất lượng truyền dẫn DTTB Giải pháp nâng cao chất lượng truyền dẫn hệ thống DTTB nghiên cứu kỹ triển khai chuẩn DTTB-2 nhất, giải pháp là: Truyền dẫn dựa OFDM Các yếu tố thời tiết cần phải đưa vào tính tốn dự trữ đường truyền cho hệ thống DTTB, đặc biệt với nước ta khí hậu nhiệt đới, thời tiết thường xuyên thay đổi, mưa nhiều ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng truyền dẫn Do đặc tính chịu đựng kênh pha đinh chọn lọc tần số tốt khả cung cấp tốc độ số liệu cao nên OFDM thành phần thiếu cho hệ thống DTTB tương lai hệ thống thông tin vô tuyến Trong DTTB-2, công nghệ CP-OFDM truyền thống sử dụng với tiền tố chu trình (CP) đóng vai trị khoảng bảo vệ chống nhiễu ký hiệu (ISI), nhiễu sóng mang (ICI) Một số tần số hoa tiêu ký hiệu OFDM sử dụng cho đồng ước tính kênh qua đạt việc truyền dẫn tin cậy Cơng nghệ có tính then chốt DTTB hệ hai TDS-OFDM, khác so với CPOFDM việc sử dụng chuỗi giả ngẫu nhiên (PN) thay cho CP làm khoảng bảo vệ Bên cạnh chuỗi PN sử dụng làm chuỗi hướng dẫn (TS) cho đồng ước tính kênh Như TDS-OFDM ưu việt CP-OFDM hiệu suất phổ tần khơng cần tín hiệu dẫn đường Can nhiễu hệ thống Can nhiễu hệ thống DTTB trước tiên phải kể đến nhiễu ISI hệ thống sử dụng kỹ thuật OFDM ảnh hưởng truyền sóng đa đường Về chất thiết kế hệ thống, tiền tố chu trình - CP, tính tốn đưa vào để loại trừ ảnh hưởng chồng lấn ký hiệu Tuy nhiên để đảm bảo hiệu dung lượng tốt ISI tồn mức độ cần có kỹ thuật xử lý triệt để nhằm tránh ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn Nhiễu liên sóng mang, ICI, loại nhiễu đặc trưng cho truyền dẫn đa sóng mang OFDM ICI trở nên nghiêm trọng với ảnh hưởng đường truyền làm tính trực giao sóng mang Để đảm bảo chất lượng tín hiệu DTTB nhiễu ICI phải xử lý trước thực giải điều chế OFDM Nhược điểm TDS-OFDM không hoạt động tốt kênh đa đường chọn lọc tần số, đặc biệt kênh thay đổi nhanh điều kiện gây nhiễu TS khối liệu OFDM Giải pháp đưa sử dụng OFDM từ (UW-OFDM), TS khơng độc lập với khối OFDM TDS-OFDM mà tạo từ tần số hoa tiêu kết hợp dư bên khối liệu OFDM Khi tránh ISI khối OFDM TS Hạn chế băng tần DTTB với kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu hình số chất ghép kênh truyền hình số lên sóng mang vơ tuyến dùng chung mang lại hiệu sử dụng phổ tần tốt nhiều so với truyền hình tương tự trước Tuy nhiên với băng tần UHF sử dụng cho DTTB chật chội việc mã hóa tín hiệu hình, nén ghép kênh lên sóng mang ảnh hưởng tới chất lượng tín Một số giải pháp khác khắc phục nhược điểm TDSOFDM OFDM PN kép (DPN-OFDM), gần 53 OFDM hướng dẫn thời gian tần số (TFT-OFDM) DPN-OFDM sử dụng chuỗi PN lặp để tránh nhiễu ISI lên TS thứ hai, nhiên hiệu suất phổ tần giảm có thêm TS đặc biệt TS có độ dài lớn trường hợp mạng đơn tần (SFN) mạng sử dụng phổ biến cho DTTB-2 Giải pháp cân tốt hiệu suất phổ tần chất lượng hệ thống TFT-OFDM, ký hiệu TFT-OFDM có thơng tin hướng dẫn thời gian – tần số gồm TS miền thời gian số lượng nhỏ hoa tiêu nhóm miền tần số Với việc ước tính kênh kết hợp miền thời gian tần số, TS thu sử dụng trực tiếp cho việc xác định trễ kênh truyền, thông số đường truyền xác định hoa tiêu miền tần số Trong tương lai, TFTOFDM dần hoàn thiện giải pháp then chốt để khắc phục đặc tính phức tạp kênh vơ tuyến truyền dẫn đa phương tiện hệ thống DTTB-2 với tốc độ di chuyển 500km/h, điều chế 64QAM điều kiện ngưỡng SNR máy thu giảm 6dB Với đặc trưng hệ thống quảng bá việc thực phân tập phát tỏ khả thi hơn, anten thu người sử dụng khơng cần phải thay đổi DTTB-2 khuyến cáo sử dụng phân tập phát với sơ đồ mã hóa khối khơng gian thời gian Alamouti (STBC) để mở rộng vùng phủ sóng khảng 30% VI KẾT LUẬN Với môi trường truyền dẫn hở, kênh vơ tuyến có đặc tính ngẫu nhiên thay đổi theo thời gian Đặc tính kênh vơ tuyến thể miền thời gian với tham số thời gian quán, tán thời; miền tần số với tham số băng thông quán, tán tần; miền không gian với tham số tổn hao đường truyền, chọn lọc không gian Để nâng cao hiệu cho hệ thống thông tin vơ tuyến việc sử dụng kỹ thuật vơ tuyến có vai trị quan trọng việc khai thác tốt kênh Điều chế mã hóa kênh Sơ đồ điều chế bậc cao sử dụng cho hệ thống DTTB hệ đầu 64-QAM Với DTTB-2, để nâng cao hiệu suất phổ tần cần sử dụng sơ đồ điều chế bậc cao 256-QAM Với hỗ trợ TFT-OFDM số trạng thái điều chế cịn cao 512-QAM, 1024-QAM Đây hướng nghiên cứu tương lai cho DTTB-2 Hệ thống DTTB có đặc trưng truyền dẫn khác biệt, truyền dẫn điểm – vùng phù hợp cho dịch vụ quảng bá Bên cạnh đặc điểm địa hình ảnh hưởng nhiều tới trình phủ sóng hệ thống DTTB với yêu cầu vùng phủ rộng, khu dân cư đông Việc nghiên cứu kênh truyền sóng hệ thống DTTB cần thiết để nắm rõ đặc trưng kênh từ đưa giải pháp phù hợp để nâng cao chất lượng truyền dẫn cho hệ thống này./ Một kỹ thuật thu hút nhiều quan tâm lĩnh vực điều chế quay chùm tín hiệu Khi chùm tín hiệu tiêu chuẩn quay góc định so với hai thành phần I, Q ban đầu giúp hai thành phần độc lập với pha đinh Giải pháp gọi phân tập khơng gian tín hiệu (SSD), đem lại độ lợi phân tập mà tăng công suất độ rộng băng tần TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Error-Correction, Data Framing, Modulation and Emission Methods for Digital Terrestrial Television Broadcasting, Recommendation ITU-R BT 1306-6, Dec 2011 [2] Error-Correction, Data Framing, Modulation and Emission Methods for Second Generation of Digital Terrestrial Television Broadcasting Systems, Recommendation ITU-R BT.1877, May 2010 [3] Transition from analogue to digital terrestrial broadcasting, Report ITUR BT.2140-4 Oct.2011 [4] Digital Video Broadcasting (DVB); Frame Structure, Channel Coding and Modulation for a Second Generation Digital Terrestrial Television Broadcasting System (DVB-T2) ETSI Standard, EN 302 755, V1.3.1, Apr 2012 [5] Technical Review, No 25 July-September 2012, Asia-pacific Broadcasting Union – ABU [6] DVB: Developing Global Television Standards for Today and Tomorrow, Peter Siebert DVB Project Office, Geneva Switzerland, 2011 [7] Kasampalis Stylianos, Modelling and Coverage Improvement of DVB-T Networks, Brunel University London Uxbridge, UK March 2018 [8] Marcin Dąbrowski, Investigation of Digital Terrestrial Television Receiver Architectures for DVB-T2 Standard, Warsaw University of Technology, 2013 [9] Md Sarwar Morshed, Synchronization Performance in DVB-T2 System, Tampere University of Technology, September 2009 [10] Cristina Regueiro Senderos, Reception Performance Studies for the Evaluation and Improvement of the New Generation Terrestrial Television Systems, Bilbao, May 2017 Với hệ thống DTTB, mã hóa kênh giải pháp quan trọng giúp cải thiện tốt độ tin cậy thông tin truyền qua kênh vô tuyến Các nghiên cứu đưa nhiều sơ đồ mã hóa chất lượng cao Trong số mã LDPC hứa hẹn sử dụng phổ biến hệ thống DTTB-2 hệ thống thông tin vơ tuyến có hiệu cao tính phức tạp thấp Để có đường truyền với tỉ số lỗi bít thấp (khoảng 10-12) cho dịch vụ HDTV, mã BCH thường sử dụng với LDPC Kỹ thuật điều chế mã hóa kênh thường kết hợp với xử lý truyền dẫn kênh pha đinh BICM-ID sơ đồ điều chế mã hóa mạnh sử dụng nhiều hệ thống DTTB-1 Với DTTB-2, giải pháp kết hợp BICM-ID SSD (BICM-ID-SSD) giúp cải thiện đáng kể hiệu hệ thống kênh pha đinh nhanh Sơ đồ điều chế mã hóa khuyến cáo sử dụng BICM-ID-SSD dựa LDPC Truyền dẫn MIMO MIMO giải pháp hiệu việc tăng dung lượng hệ thống cải thiện chất lượng truyền dẫn Hiện nay, MIMO OFDM trở thành hai công nghệ thiếu lớp vật lý hệ thống truyền dẫn vô tuyến Trong hầu hết hệ thống DTTB-1 chưa sử dụng MIMO thời kỳ năm 90 kỷ trước công nghệ sơ khai Tuy nhiên với phát triển nhanh công nghệ MIMO, nhiều nghiên cứu tiến hành để xây dựng hệ thống DTTB-2 MIMO nhằm cải thiện hiệu hệ thống Thử nghiệm cho thấy, với bốn anten thu sử dụng hệ thống DTTB hỗ trợ HDTV môi trường di động 54 ... tính tốn thơng số khác kênh vơ tuyến có ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu truyền qua kênh Một số mơ hình phổ biến sử dụng nghiên cứu kênh truyền sóng truyền hình số mặt đất bao gồm [7]: TDS-OFDM... số 3,65 – 23,23Mb/s MƠ HÌNH KÊNH TRUYỀN SĨNG Đối với truyền hình số mặt đất, mơ hình truyền sóng cần phải xác định để tính tốn tổn hao đường truyền từ xác định vùng phủ sóng, tính tốn thơng số. .. loại trừ tránh ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu DTTB V CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG Giải pháp nâng cao chất lượng truyền dẫn hệ thống DTTB nghiên