0706 nghiên cứu ứng dụng truyền thanh số nhằm nâng cao chất lượng hệ thống truyền thanh cơ sở luận văn tốt nghiệp

Lý dochọnđềtài

Năm 1933, Edwin Howard Armtrong phát minh ra sóng radio biến tần còngọi là sóng FM (Frequency-Modulated) Đến năm 1936, tất cả các thông tin liênlạc điện thoại xuyên Đại Tây Dương của nước Mỹ được truyền sang Anh và Pariđều ứng dụng phương pháp này Thời điểm đó, mạng lưới thông tin liên lạc hữutuyến và vô tuyến kết nối từ Mỹ với gần 187 điểm khác ở nước ngoài Năm 1947các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm Bell Labs tại New jersey, Mỹ đã phátminh ra bóng bán dẫn Năm 1965, một hệ thống ăng ten phát sóng FM đầu tiêntrên thế giới được xây dựng trên tòa nhà Empire State ở New York Đây cũngđượcchínhlàmôhìnhđàiphátthanhđượcápdụngrộngrảitrêntoànthếg iớicho đếnnay. Ở nước ta, hầu hết các đài truyền thanh cơ sở đều sử dụng hệ thống truyềnthanh FM Với hệ thống này phải đăng ký sử dụng tần số với Cục quản lý tần sốtrước khi sử dụng Hàng tháng phải đóng lệ phí sử dụng kênh tần cho các đơn vịquảnlýtầnsốt,hệthốngkhôngchịuảnhhưởngrấtlớncủathờitiết.Đồngthờirất nhạy c ả m với sé t ch ỉ cầ nb ị nhiễu s é t ở m ột đi ể m nào đ ó c ó thể g â y h ỏn ghàng loạt các cụm thu và máy phát Đòi hỏi kinh phí đầu tư ban đầu lớn Khi vậnhành thường gây can nhiễu lớn ảnh hưởng đến việc nghe đài cấp trên và gâynhiễu đối với một số kênh ti vi khi có tần số trùng với đài phát thanh cơ sở Cácđài truyền thanh cơ sở đã thay đổi quy trình kỹ thuật số trong thời gian gần đây,bắtđ ầ u v ớ i s ự t h a y đ ổ i t ừ b ă n g â m t h a n h t ư ơ n g t ự t h ô n g t h ư ờ n g s a n g g h i k ỹ thuật số trên băng từ hoặc đĩa cứng, xử lý tín hiệu kỹ thuật số trong trộn bàn vàcácl i ê n k ế t t r u y ề n d ẫ n k ỹ t h u ậ t s ố t r o n g q u y t r ì n h p h â n p h ố i , h o ặ c p h á t t r ự c tuyến và tải các định dạng để phân phối qua mạng Internet Do đó, các hệ thốngtruyền dẫn quảng bá hiện nay có xu hướng thay đổi từ truyền dẫn tương tự thôngthường sang kỹ thuật số.Bên cạnh đó, hệ thống truyền thanh FM không thể phủsống đến các vùng sâu,vùng xa, việc lưa chon các tần số kênh phát hết sức khókhăn,vẫn cònxảyrahiệntượngxuyênkênhvàditần.

Ngày nay, trước sự bùng nổ và phát triển vượt bật của cuộc cách mạngcông nghiệp 4.0, đòi hỏi truyền thanh truyền thống cần đổi mới, đảm bảo chấtlượng nội dung và phương thức tiếp cận mới Qua đó, hàng loạt Chỉ thị và Côngvăn được ban hành, trước tiên Chỉ thị 07-CT/TW ngày 5/09/2016 về đẩy mạnhcông tác thông tin cơ sở trong tình hình mới [2] Tiếp theo Quyết định số135/QĐ-TTG ngày 20/1/2020 [3] của Chính phủ ban hành về việc phê duyệt đềán nâng cao hiệu quả hoạt động thông tin cơ sở dựa trên ứng dụng công nghệthôngtin,Côngvăn1879/BTTTT-

TTCSngày13/06/2019củaBột r ư ở n g BTTTT[1] về việc khuyến nghị danhmục thiết bịcơ bản và yêucầu kỹt h u ậ t của đài truyền thanh cơ sở ứng dụng CNTT-

VT Dự thảo của đề án “Nâng caohiệuquảhoạtđộngthông tin cơsởdựatrênứng dụng côngnghệthông tin”

Do đó, việc phát triển truyền thanh số thông qua nền tảng internet là mộttrong những lựa chọn trong các phương án số hóa truyền thanh ở cơ sở. Côngnghệ này khắc phục được nhiều nhược điểm của truyền thanh FM, như phủ sóngở mọi nơi, mọi địa hình trong môi trường internet, tín hiệu âm thanh giữ nguyênđược chất lượng, không bị nhiễu hay bị chèn sóng, mọi khâu từ sản xuất đến lưutrữ chương trình đều được số hóa, dễ dàng vận hành, quản trị, giám sát tập trung,phân cấp Với công nghệ truyền thanh số, cán bộ kỹ thuật điều khiển phát, tắt -mở, lập lịch cho các đài tự động phát dễ dàng bằng máy tính hay thiết bị di độngcầmtay,giámsátvàhiệuchỉnhâmlượngcủacáccụmloatừxa.Việcquảnl ýđài được phân cấp quản lý rõ ràng từ tỉnh xuống tận thôn, xóm Ngoài ra, giảipháp truyền thanh số còn sử dụng trí tuệ nhân tạo, giúp chuyển đổi bản tin giấysang giọngnói,dịch tựđộng tiếngViệtsangcáctiếngdântộcthiểu số.

Tổngquantìnhhìnhnghiên cứu

Tình hìnhtrên thếgiới

Vào đầu những năm 1980, hệ thống truyền thanh số đầu tiên nâng cao chấtlượng âm thanh được phát triển thông qua hệ thống vệ tinh Các hệ thống này đãsử dụng phát các băng tần số từ 10 đến 12 GHz [19], sử dụng rất ít dữ liệu âmthanhnénvàkhôngnhằmthusóngdiđộng.Vìvậy,khôngthểphụcvụphầnlớn người nghe, chẳng hạn như những người đi trên ô tô Ngoài ra còn có hệ thốngtruyền thanh FM nhưng phụ thuộc rất lớn vào điều kiện thời tiết Các nghiên cứubắt đầu bởi các viện nghiên cứu vô tuyến xem xét tính khả thi của việc áp dụngcác sơ đồ điều chế số trong các băng tần FM Tuy nhiên, trong hầu hết các máythu FM, về mặt phổ rất kém hiệu quả và việc sử dụng đơn giản điều chế xung mãPCM(Pulse Code Modulation) trong các băng tần FM tạo ra nhiễu không thểchấp nhận được Do đó, truyền thanh số mặt đất được coi là một phương thứcthiết yếu để tiếp cận tất cả người nghe Tại Đức, Bộ Nghiên cứu và Công nghệliên bang đưa ra một sáng kiến nghiên cứu để đánh giá tính khả thi của phát sóngsố mặt đất bao gồm các phương pháp nén dữ liệu âm thanh tránh nhiễu hiệu quảvà sử dụng phổ vô tuyến hiệu quả hơn [5, 28] Các hệ thống truyền thanh số hoạtđộng theo quy chuẩn quốc tế Vào cuối năm 1986, một tập đoàn gồm 19 tổ chứctừ Pháp, Đức, Hà Lan và Vương quốc Anh đã ký thỏa thuận hợp tác và thực hiệndự án Eureka [8] Tại cuộc họp vào tháng 12 năm 1986,các đại diện cấp cao củađối tác Eureka tuyên bố ở Stockholm tên dự án được gọi là „„Digital AudioBroadcasting (DAB)” Đến năm 1988, tổ chức Liên minh truyền thanh truyềnhình Châu Âu EBU (European Broadcasting Union) chuẩn hóa các thông số cầnthiếtchohệthốngtruyền thanh số.

Tình hìnhtrongnước

Trước sự phát triển của công nghệ 4.0, Trung ương có Chỉ thị07-CT/TWngày 5/09/2016 về đẩy mạnh công tác thông tin cơ sở trong tình hình mới ChínhPhủ ra Quyết định 135/QĐ-TTg 2020 ngày 20/01/20202 về việc phê duyệt đề ánnâng cao hiệu quả hoạt động cơ sở dựa trên ứng dụng công nghệ thông tin.Mụctiêucủađềánlàhiệnđạihóahệthốngthôngtinc ơ sởnhằm đổimới phươ ngthứccungc ấpthông tin,nângcao chất lượngnộidungthông tinđểcungc ấp,trao đổi thông tin theo hướng chủ động kịp thời chính xác và hiệu quả Bộ Thôngtin-Truyềnthôngcó công văn1879/BTTTT-TTCS ngày 13/06/2019củaBộtrưởng BTTTT về việc khuyến nghị danh mục thiết bị cơ bản và yêu cầu kỹ thuậtcủa đài truyền thanh cơ sở ứng dụng CNTT-VT Dự thảo của đề án “Nâng caohiệuquảhoạtđộngthôngtincơsởdựatrênứngdụngcôngnghệthông tin”…Bên cạnh đó, nhiều hội thảo, hội nghị trong nước liên tục đã được tổ chứcđể giới thiệu các công nghệ và đưa ra nhiều giải pháp nhằm nâng cao chất lượnghệthốngtruyềnthanhcơsở.CôngtyMobiFoneđãcócáchoạtđộngphố ihợpvới các tỉnh,thành phố như Đà Nẵng, ThừaThiên- H u ế , Q u ả n g N a m … g i ớ i thiệu công nghệ truyền thanh số, qua đó cho thấy hiệu quả hệ thống đóng gópmột và hệ sinh thái của thành phố thông minh, là kênh thông tin kết nối giữachínhquyềnvàngườidân.

Mụcđíchvànhiệmvụnghiên cứu

Mụcđíchnghiêncứu

Mục đích của luận văn là nghiên cứu lý thuyết, kỹ thuật xử lý tín hiệu âmthanh, cấu hình hệ thống thu phát của hệ thống truyền thanh số Đưa ra giải phápnhằmnângcaochấtlượnghệthốngtruyền thanhcơ sở.

Nhiệmvụnghiêncứu

- Nghiêncứu cơsởlýthuyếtcáckỹthuậtxửlý tín hiệu âmthanh.

Đốitượng,phạmvinghiên cứu

Luận văn tập trung nghiên cứu cơ sở lý thuyết về xử lý tín hiệu âm thanhtrong hệthống thôngtin đơncông(SimpleDuplex).

Phương phápnghiêncứu

- Nghiêncứu,tổng hợptàiliệu vềlý thuyếtcủahệthống truyền thanhsố.

- Lựa chọn giải pháp để nâng cao chất lượng truyền thanh tại cơ sở phù hợpvới công văn 1879/BTTTT-TTCS ngày 13/06/2019 của Bộ trưởng BTTTT vềviệc khuyến nghị danh mục thiết bị cơ bản và yêu cầu kỹ thuật của đài truyềnthanh cơsở ứngdụngCNTT-VT.Thựchiệnthíđiểmgiảipháp tạiđịaphương.

Cấutrúccủaluậnvăn

Nội dung chương này tập trung giới thiệu tổng quan về hệ thống truyềnthanh số, lý thuyết xử lý tín hiệu âm thanh, nén âm thanh, cách ghép kênh,phương phápmãhóaâmthanh.

Chương này sẽ giới thiệu về hệ thống thu - phát của hệ thống truyền thanhsố, giới thiệu các ưu điểm của các mô hình lan truyền sóng, ưu điểm của kỹ thuậttruyềnmạngđơnt ầ n S F N , c á c t í n h n ă n g đ ó n g g ó i , s ự đ ồ n g b ộ h ó a v à g i ả i m ã cáctínhiệuâmthanh trongtruyềnthanhsố

Lựa chọn giải pháp, nghiên cứu cấu hình thiết bị và triển khai thí điểmhoạtđộnghệthốngtruyềnthanhsốtạixã BìnhHòa.

Ýnghĩakhoahọcvàthựctiễn củađềtài

Tổng quanhệthốngtruyềnthanh số

Hệ thống truyền thanh số DAB (Digital Audio Broadcasting), ngày naythường được gọi là hệ thống truyền thanh số đa phương tiện được nghiên cứu,triển khai sử dụng rộng rãi thay thế các hệ thống truyền thanh AM (AmplitudeModucation), FM (Fryquency Moducation)h i ệ n c ó H ệ t h ố n g đ ư ợ c p h á t t r i ể n vào những năm 1990 bởi dự án Eureka 147/DAB, rất phù hợp cho truyền thanhsố, cung cấp độ bền rất cao chống lại việc thu đa đường, sử dụng mạng đơn tầnSFN(Single Frequency Networks). Hầu hết các thành phần hệ thốngt r u y ề n thanh số đều được mã hóa âm thanh, mã hóa kênh, quản lý ghép kênh hoặc giaothức truyền dữ liệu ứng dụng các giải pháp mới Mức độ tiêu chuẩn hóa của hệthống DAB là khá cao, đa dạng, đạt chuẩn các tiêu chí quốc tế Các hệ thốngtruyền dẫn quảng bá hiện nay được đề nghị chuyển đổi từ tương tự sang kỹ thuậtsố.

DAB được sử dụng công nghệ truyền thanh số hiện đại, cung cấp chấtlượng dịch vụ tốt, chất lượng âm thanh vượt trội, người dùng DAB nhận âmthanh không bị biến dạng Các tính năng mới như điều khiển dải động DRC(Digital Satellite Radio) hoặc âm thanh sử dụng điều khiển riêng lẻ phù hợp vớichất lượng âm thanh theo như yêu cầu, người dùng có thể chọn tất cả các đài cósẵn DAB loại bỏ nhiễu, vấn đề đa đường khi ở trong ô tô, phủ sóng các khu vựcđịa lý rộng với tín hiệu đồng đều, không bị gián đoạn Tín hiệu thu ở dạng đơnâm hoặc lập thể, có khả năng truyền các chương trình âm thanh đa kênh.

HệthốngDABc ó c ấ u trúc ti êu c hu ẩ n hóa,choph ép ứ n g dụngt ấ t cảcá cphư ơngtiệntruyền dẫn, có thể truycậpcác dịch vụ DAB trênnhiềul o ạ i t h i ế t b ị n h ư radio cố định,diđộng,máy thucầmtay,thậmchícảmáy tínhcánhân.

Cơsở lýthuyếtsốhóa

Quát r ì n h s ố h o á t í n h i ệ u t ư ơ n g t ự , g ồ m q u á t r ì n h l ọ c t r ư ớ c l ấ y m ẫ u, lượngtửvàmãhoá.Quátrìnhlọctrướcnhằmhạnbăngloạibỏcáctầnsốkhông cần thiết của tín hiệu cũng như nhiễu, bộ lọc này còn gọi là bộ lọc chống nhiễuxuyên kênh Aliasing Lấy mẫu tín hiệu tương tự là quá trình rời rạc hóa theo thờigian, các mẫu được lấy cách đều nhau gọi là chu kỳ lấy mẫu thoả mãn định lýNyquist-Shannon Tín hiệu sau lấy mẫu là tập hữu hạn các giá trị rời rạc gọi làtập cácmẫu: f s 2.f max (1.1) trong đó:f s là tần số lấy mẫu;f max là tần số cực đại của tín hiệu tương tự sau lọchạn băng.

Sauđóbiênđộcác mẫutínhiệuđượclàm trònvềc á c m ứ c g ọ i l à m ứ c lượng tử, khoảng cách giữa hai mức kề nhau gọi là bước lượng tử Các mẫu cóđược từ quá trình lấy mẫu sẽ có biên độ bằng mức lượng tử gần nhất Số mứclượng tửNđược biểu diễn:N=2 n , vớinlà số bit biểu diễn mỗi mẫu Tín hiệulượngtửlàmộtgiátrịxấpxỉcủatínhiệubanđầu,dođóxảyrasaisốgọilàsaisố lượng tử hay tạp âm lượng tử Tạp âm lượng tử là nguồn nhiễu không tránhkhỏi trong bất kỳ hệ thống số nào Tạp âm lượng tử có thể xác định xấp xỉ bằng1/2Q,vớiQlàbướclượng tử.

Việc số hóa âm thanh được gọi là kỹ thuật điều chế xung mã PCM (CodePulse Modulation)c ó đ ộ p h â n g i ả i l ê n đ ế n 2 4 - b i t T ố c đ ộ b i t t h ấ p h ơ n l à b ắ t buộc nếu tín hiệu âm thanh được truyền qua các kênh có dung lượng hạn chếhoặc được lưu trữ trong phương tiện có dung lượng thấp Tuy nhiên, sự khác biệtgiữa tín hiệu âm thanh, giọng nói rất đa dạng, vì vậy mã hóa âm thanh để có cácgiátrịcaohơnvềtốcđộlấymẫu,độphângiảibiênđộ,dảiđộng,cácbiếnthểl ớn hơn trong phổ mật độ công suất, các kỹ thuật mã hóa mới cho tín hiệu âmthanh chất lượng cao sử dụng các đặc tính cảm nhận âm thanh của con ngườibằng cách khai thác các hiệu ứng che phủ thời gian, dải tần cảm nhận của tai.Chất lượng của âm thanh khôi phục tốt như chất lượng thu được bởi PCM 16- bitvớitốcđộlấymẫu44,1hoặc48kHz.Đốivớibitcótốcđộtốithiểu,độphứctạp bộ mã hóa hợp lý, không có sự khác biệt nhiều giữa âm thanh gốc, và sự tái tạocủa tín hiệu âm thanh bởi bộ giải mã, vẫn đạt được tín hiệu mức tối ưu Hệ thốngmã hóa nguồn được ISO/IEC tiêu chuẩn hóa gần đây với tên MPEG-1 Audio[20], MPEG-2 Audio [21],cho phép giảm tốc độ bit từ 768kbit/s xuống khoảng100kbit/strên mỗikênhđơnâm.

Kênhvậtlýtronghệ thốngDAB

Bài toán quan tâm đặc biệt truyền sóng là lan truyền đa đường, sóng điệntừ sẽ bị tán xạ, nhiễu xạ, phản xạ tới ăngten theo nhiều cách khác nhau như mộtsực h ồ n g c h ấ t c ủ a nhiều t í n h i ệ u kh á c nhau.Đi ều nàyd ẫn đ ế n một d ạ n g g ia o thoa phụ thuộc vào tần số và vị trí của máy thu Tín hiệu thu chuyển động quamột thời gian thay đổi trong vài micro giây, thay đổi theo băng thông truyền. Tacócôngthứcdịchchuyểntần số Doppler tốiđa: f  vf

Dmax c 0 1080MHzkm/h trongđó: f 0 làtần sốtruyền sóng;clàvận tốcánh sáng

SựdịchchuyểnDopplerthựctếcủamộtsóngcógóc so vớihướngdichuy ểncủathiếtbịdiđộngđượcxácđịnhbằng. f D  f Dmax c o s () (1.3)

Bảng 1.1.Tần sốDoppler f Dmax vHkm/h vkm/h v2km/h f 0= 225 MHz 10Hz 20Hz 40Hz f 0= 900 MHz 40Hz 80Hz 163Hz f 0= 1500MHz 67hz 133Hz 267Hz

Tín hiệu nhận được là sự chồng chất của nhiều tín hiệu phân tán, phản xạtín hiệu từ các hướng khác nhau Bảng 1.1 cho thấy một ví dụ về mức tín hiệuVHF(VeryHighFreqency) nhậnđượcchomột chiếcôtôchuyển độngnhanh(v

=1 9 2 k m / h ) l à h à m c ủ a t h ờ i g i a n đ ố i v ớ i s ó n g m a n g c ố đ ị n h t ầ n s ố f 0 225MHz Sự chồng chất của các sóng mang được dịch chuyển Doppler dẫn đếnsự biến thiên của biên độ sóng mang và pha Nghĩa là tín hiệu thu đã được biênđộvàphadokênhđiềuchế Đốivớiđiềuchếphakỹthuật số,phanhanh n àybiến động gây ra nếu pha sóng mang thay đổi quá nhiều trong thời gian cần thiếtđể truyền một tín hiệu được điều chế kỹ thuật số Biên độ và pha biến thiên ngẫunhiên, tần số điển hình của biến thể là theo thứ tự của Do đó, truyền dẫn số vớithờigiankýhiệuchỉthựchiệnđượcnếu. f Dmax T s =1 (1.4) Độ chọn lọc tần số của kênh được xác định bởi thời gian di chuyển khácnhau của các tín hiệu được tính bằng tỷ lệ giữa khoảng cách di chuyển với vậntốccủaánhsáng.

Hình 1.2 Phương sai thời gian mặt phẳng phức [28]Bảng1.2.Dịch

Sự khác biệt về thời gian di chuyển vài micro giây là đặc trưng trongtruyền thanh số Đối với hệ thống phát sóng cho một khu vực rộng lớn, có tiếngvọng lên đến 100ms ở vùng đồi núi Hệ thống phải đối phó với tiếng vang thậmchícòndàihơn,tươngứngvớifadinghơn trongbăng thôngtruyềndẫn.

Hình 1.3 cho tín hiệu là một hàm của tần số tại một điểm cố định với thờigiandichuyểntươngứngvớivàikm.Trongmiềnthờigian,sựgiaothoagi ữacác tín hiệu làm nhiễu loạn quá trình truyền nếu sự khác nhau về thời gian dichuyển không nhỏ hơn nhiều so với khoảng ký hiệu Tốc độ dữ liệu 200kbit/s,dẫn đến 10ms cho điều chế QPSK (Quaternary Phase Shift Keying) Do đó,truyền dẫn số tốc độ dữ liệu sử dụng phức tạp hơn như Kỹ thuật cân bằng, trảiphổ, điều chế đa sóng mang Bộ cân bằng được sử dụng trong tiêu chuẩn

GSM(GlobalS y s t e m f o r M o b i l e ) T ố c đ ộ d ữ l i ệ u c h o D A B c a o h ơ n s o v ớ i G S M , tiếng vọng trong phát sóng lâu hơn so với trong mạng di động, dẫn đến độ phứctạp cao hơn cho bộ cân bằng Trải phổ chỉ hiệu quả về mặt phổ đối với các mạngdi động nơi nó được sử dụng làm đa truy cập CDMA (Code Division MultipleAccess), như trong tiêu chuẩn UMTS (Universal Mobile TelecommunicationSystem) DAB sử dụng đa sóng mang điều chế, để đối phó với tiếng vang rất dàivàdễdàngtriểnkhaithựchiện.

CáchghépkênhDAB

Hệ thống DAB được thiết kế để phát sóng trong dải tần số từ 30MHz đến3GHz Điều này không thể đạt được bằng một bộ tham số OFDM (OrthogonalFreqency Division Multiplex)d u y n h ấ t , v ì v ậ y t a c ó c á c c h ế đ ộ t r u y ề n k h á c nhau Ở chế độ truyền này, vùng chứa thông tin được sử dụng để truyền tín hiệnđến người nhận Âm thanh và các ứng dụng khác được gọi là kênh dịch vụ chínhMSC (Main Service Chanel) Mỗi dữ liệu có độ dài 24ms chứa tất cả các ứngdụng được tập hợp thành chuỗi, được gọi là khung xen kẽ chung CIF (CommonInterrleaved Frame) Ghép kênh thông tin liên quan đến dịch vụ chủ yếu đượctruyền tải trong kênh thông tin nhanh FIC (Fast Information Channel) Tương tựnhư MSC, dữ liệu FIC được kết hợp thành khối thông tin nhanh FIB (FastInformation Block) Tùy thuộc vào chế đột r u y ề n , m ộ t s ố C I F , F I B đ ư ợ c n h ó m lạithànhmộtkhungtruyềndẫnđượcánhxạtớiOFDM.

Ghép kênh và thông tin dịch vụ

Kênh thông tin nhanh (FIC)

Dịch vụ âm thanh và dữ liệu Kênh dịch vụ chính

Bộ ghép kênh khung truyền

Bộ ghép kênh dịch vụ chính

Bộ ghép MSC Xen rẽ thời gian

Ghép kênhp hân chiatần số trựcgiao máyphátđ i ệ n Độclập với chếđộ truyền tải

Hình1.5C á c khungxen rẽ chung(CIF)âm thanh a) kênhphụ b) kênhphụtheodòng dữliệu chung c) kênh phụchếđộgói

MSC của hệ thống DAB có tổng dung lượng là 2,304Mbit/s Tùy thuộcvào tốc độ mã chập, tốc độ bit biến thiên từ khoảng 0,6 đến 1,8Mbit/s, các ứngdụng đơn lẻ thường không tiêu tốn dung lượng tổng thể MSC được chia thànhcác kênh phụ, dữ liệu truyền trong một kênh phụ được mã hóa phức hợp, xen kẽthời gian Hình 1.5 cho thấy sự ghép kênh lược đồ của hệ thống DAB, tỷ lệ mãkhác nhau giữa các ứng dụng, tốc độ dữ liệu có sẵn đối với các kênh phụ riêng lẻđược cung cấp bởi bội số nguyên của 8kbit/s (32 kbit/s đối với một số phương ánbảo vệ) Hình 1.6 cho thấy một ví dụ về cấu hình ghép kênh, mỗi kênh con đượcghép ở chế độ dòng hoặc chế độ gói, việc phân chia MSC thành các kênh phụ vàcấu hình mã hóa riêng lẻ của chúng được gọi là cấu hình đa kênh Cấu hìnhkhông cố định nhưng đối với các lần truyền DAB khác nhau hoặc thay đổi theothời gian đối với cùng một đường truyền Do đó, cấu hình ghép kênh trong máythuđượcthựchiệnthôngquaFIC.

Chế độ luồng được thiết kế cho các luồng dữ liệu liên tục, đồng bộ và mãhóa âm thanh Trong trường hợp này, cứ sau 24ms truyền một bit, thì không cócơ chế nào bên trong hệ thống DAB cung cấp đồng bộ hóa hoặc định địa chỉngoại trừ bởi cấu trúc khung Các kênh phụ của chế độ phát trực tiếp chứa âmthanh được mã hóa hoặc dữ liệu chung tại tốc độ bit cố định Đối với dữ liệukhông đồng bộ, có chế độ gói, cung cấp giao thức truyền tải các nhóm dữ liệuđơn lẻ thông qua một kênh quảng cáo nhanh Giao thức gói cho phép lặp lại dữliệu được xử lý, tạo ra một kết hợp nhiều ứng dụng song song và linh hoạt. Đặcbiệt được cung cấp cho dữ liệu liên quan đến chương trình PAD (PromgrammeAssociated Data) được chèn vào luồng dữ liệu âm thanh MPEG lớp II bằng cáchxácđịnhcấutrúccủatrườngdữliệuphụtrợcủakhungâmthanhM P E G (MovingPictures Experts Group) dành riêng cho DAB Đồng thời, cung cấp mộtsố chức năng liên quan đến nội dung của chương trình âm thanh, được chèn tạinơi phát ra âm thanh Do đó, PAD được coi là một phần của âm thanh và khôngtruyềnriêngbiệtchodữliệu.

Chế độ luồng được sử dụng cho các ứng dụng cung cấp tốc độ dữ liệu củabội số 8kbit/s Ví dụ, ở tốc độ lấy mẫu 48kbit/s, bộ mã hóa âm thanh MPEG LớpII tạo ra một khung dữ liệu 24ms đáp ứng chính xác yêu cầu này Khi truyền dữliệu chung, luồng dữ liệu được chia thành ''khung logic'' chứa dữ liệu tương ứngvới khoảng thời gian 24ms Các khung logic này được truyền lần lượt theo cáchtương tự như các khung âm thanh MPEG Khi chế độ phát trực tiếp được sửdụng, có hai tùy chọn để bảo vệ lỗi Bảo vệ lỗi UEP (Unequal Entity) được sửdụng với âm thanh MPEG cung cấp khả năng sửa lỗi và được điều chỉnh cho phùhợp độ nhạy của khung âm thanh với lỗi bit Đối với dữ liệu chung, bảo vệ lỗiEEP (Equal Error Protection) được sử dụng, trong đó tất cả các bit được bảo vệtheocáchtươngtự.

Mặc dù DAB cung cấp các cơ chế để truyền dữ liệu chung ở chế độ luồnghoặc gói, thì cần có một phương pháp bổ sung để truyền dữ liệu được liên kếtchặt chẽ đến máy thu âm thanh được gọi là PAD Ở cuối khung âm thanh MPEGcó một trường dữ liệu phụ trợ không được thêm trong MPEG Tuy nhiên, đối vớikhung âm thanh DABđược sử dụng để mangCRC cho các hệ sốtỷl ệ c ủ a trường PAD Trường PAD (F- PAD) cố định bao gồm hai byte ở cuối khung âmthanhDAB,đượcgọilàByteL(cuốicùng)vàByteL–1đượcbảovệtốt.ByteL – 1 được sử dụng để báo hiệu nội dung của Byte L, sự hiện diện của PAD mởrộng, truyền các lệnh nối tiếp và dữ liệu liên quan đến âm thanh nguồn Các ứngdụng duy nhất được chuẩn hóa choByte L, là tín hiệu dữl i ệ u đ i ề u k h i ể n d ả i độngDRCvàthôngtinnộibộ.TrườngPADmởrộngX-

PAD(ExtendedProgramme Asociated Data) có thể được sử dụng để gửi lượng dữ liệu lớn hơnlênđến64kbit/s,nhưtinnhắn vănbản hoặccáctin nhắnđaphươngtiện.

Hệ số CRC Nội dung

Dữ liệu được sắp xếp trong các nhóm X-PAD-Data, trong đó mỗi nhómgồm một trường dữ liệu và báo hiệu loại dữ liệu được mang trong trường dữ liệutươngứngtrongmộtsốbytecủatrườngdữliệu.Trườngdữliệucủanhó mdữliệu X-PAD lớn hơn trường dữ liệu X-PAD, do đó được gửi trong các trường X-PAD của một số khung âm thanh, các trường PAD ở cuối khung âm thanh DABgửimộtlượng lớn dữ liệumặ cdùđộdàicủatrường X-

PADbị hạnchế trong mỗi khung âm thanh để cung cấp đủ tốc độ dữ liệu cho âm thanh được mã hóa.Trường PAD mở rộng (X-PAD) một phần (4byte) được bảo vệ của SCF-CRC,tuy nhiên, phần lớn hơn chỉ được bảo vệ của dải phụ mẫu Trong chế độ ''shortX-PAD'', chỉ 4byte được bảo vệ tốt hơn được sử dụng cho X-PAD; trong trườnghợp này có những hạn chế đối với các ứng dụng được thực hiện Các chỉ báo nộidung một byte báo hiệu loại dữ liệu được chứa trong 3byte X-PAD ngắn Nếunhiều hơn 4byte đang được sử dụng, được gọi là ''kích thước thay đổi X-PAD''.Do đó, dữ liệu của nhiều nhóm dữ liệu và một số ứng dụng được chứa trongtrường X- PAD Để báo hiệu điều này, một số các chỉ số nội dung gồm trongtrường X- PAD báo hiệu loại dữ liệu và số byte cho mỗi ứng dụng Vì vậy, tổngsốbyteđượcsửdụngchoX-

PADđượctínhtoán từcácchỉsốnội dungđượctách biệt khỏi các trường dữ liệu và được gửi chung trong phần được bảo vệ tốthơn để đảm bảo thôngtin quantrọng về nội dung và lượng dữ liệuđ ư ợ c n h ậ n với xác suất cao Các ứng dụng được sử dụng phổ biến nhất của X-PAD và bảngnộidungPADchỉbáonộidungmộtbyte.

DAB truyền tín hiệu ởchế độ gói, do đó dữ liệu được chia thànhc á c nhóm dữ liệu bao gồm tiêu đề, trường dữ liệu lên đến 8191byte và tùy chọn kiểmtra độ dư thừa theo chu kỳ CRC để phát hiện lỗi Tiêu đề nhóm dữ liệu cho phépxácđịnhcácloạinhómdữliệu,chẳnghạnnhưdữliệuxáotrộnvàcácthamsốđ ểt ru y c ậ p c h ú n g đ ư ợ c m a n g t r o n g c ù n g m ộ t l u ồ n g g ó i N g o à i ra,c ò n c ó b ộ đếm báo hiệu nếu tần suất nhóm dữ liệu sẽ được lặp lại Trường mở rộng cungcấp khả năng giải quyết các thiết bị đầu cuối của người dùng hoặc nhóm ngườidùng.Các nhóm dữ liệuđượctruyền trongmột hoặcmột số gói,c á c g ó i t ạ o thành các khung logic trong chế độ gói tương tự như khung âm thanh ở chế độluồng Để phù hợp với cấu trúc DAB thì cần có bội số 8kbit/s, đó là bội số của24byte trên 24ms, độ dài gói 24, 48, 72 và 96byte được xác định trong tiêu chuẩnDAB.Cácgói bao gồm một tiêuđề 5 byte, một dữliệut r ư ờ n g , p h ầ n đ ệ m n ế u cần và CRC để phát hiện lỗi, các gói sắp xếp theo thứ tự bất kỳ trong quá trìnhtruyền Tiêu đề của mỗi gói báo hiệu độ dài để bộ giải mã có thể tìm thấy gói tintiếp theo Một tính năng quan trọng của chế độ gói là các gói đệm được chèn nếukhông có sẵn dữ liệu hữu ích để điền vào dung lượng dữ liệu Do đó, chế độ góithích hợp để mang dữ liệu không đồng bộ, lên đến 1023 ứng dụng được ghépkênh trong chế độ truyền gói tin, được chọn để tạo thành một nhóm dữ liệu Mỗinhóm dữ liệu được ánh xạ tới một số các gói, mỗi gói có độ dài khác nhau Cácgói đầu tiên, trung gian và cuối cùng mang dữ liệu của một nhóm dữ liệu đượcđánhdấ u t ư ơ n g ứ n g t r o n g t i ê u đ ề c ủ a c h ú n g C á c g ó i c ủ a c á c ứn g d ụ n g k h á c

Phần mở rộng dữ liệu Độ dài tiêu đề nhau sử dụng các địa chỉ gói khác nhau Do đó, trình tự của các gói thuộc ứngdụng đầu tiên bị gián đoạn bởi những ứng dụng thứ hai Tuy nhiên, trong mỗichuỗi gói tin, thứ tự truyền phải được duy trì để cho phép bộ giải mã lại dữ liệumộtcáchchínhxácnhóm.

FIG1 FIG2 … FIGN Phầnđệm(nếucầnthi ết)

FIC được sử dụng để báo hiệu cấu hình ghép kênh của quá trình truyềnDAB Do đó, sử dụng các ký hiệu cố định trong khung truyền tải trong máy thu,đểg i ả i m ã b ấ t k ỳ k ê n h c o n n à o V ì v ậ y , đ ể t h u t h ậ p d ữ l i ệ u t h ì d ữ l i ệ u F I C không được xen kẽ theo thời gian Thay vào đó, sự bảo vệ cao tỷ lệ mã 1/3 và sựlặplạithườngxuyên củadữliệuđượcsửdụngđểđảmbảotínhsẵnsàngc a o FIC gồm một số khối thông tin nhanh FIB mang thông tin Mỗi FIB được tạothành từ 32byte, trong đó 2byte CRC là được sử dụng để phát hiện lỗi, 30bytecòn lại được lấp đầy bởi thông tin nhanh các nhóm FIG gồm thông tin cấu hìnhđa kênh MCI và các thông tin được mã hóa Các hình thuộc loại 0 là được sửdụng cho MCI và thông tin dịch vụ SI, các hình thuộc loại 1 được sử dụng để gửivăn bản, các hình thuộc loại 5 được sử dụng để gửi dữ liệu chung trong FIC, cáchình thuộc loại 6 được sử dụng với các hệ thống kiểm soát truy cập và các hìnhloại 7 được sử dụng để truyền dữ liệu của đài truyền thanh Một số loại hình sửdụngphầnmởrộngđểchỉracácýnghĩakhácnhaucủacáctrườngdữliệu,ví dụ: FIG loại 0 phần mở rộng 1 được sử dụng để báo hiệu kênh phụ tổ chức trongkhi FIG loại 0 phần mở rộng 10 được sử dụng để gửi ngày và giờ Trong trườnghợpđặcbiệt,tốcđộdữliệuđượccungcấpbởicáckýhiệuFIBtrongquátrì nh truyền frame (32kbit/s) không đủ để mang tất cả thông tin FIC với tỷ lệ lặp lạimong muốn Trong trường hợp này, một phần của thông tin được gửi song songtrongk ê n h p h ụ c h ế đ ộ g ó i s ố 6 3 v ớ i đ ị a c h ỉ g ó i 1 0 2 3 Đ â y đ ư ợ c g ọ i l à k ê n h thông tin phụ trợ AIC Nhóm dữ liệu chế độ gói tương ứng chứa các hình đượcđịnh nghĩa cho FIC Dữ liệu liên quan đến việc truyền DAB khác chỉ được gửitrong AIC.

Mãhóa

Mãhóalàquátrìnhbiếnđổicấutrúcnguồnmà khônglà mthayđổi tint ức, mục đích là cải thiện các chỉ tiêu kỹ thuật cho hệ thống truyền tin Dữ liệusau mã hóa có các ưu điểm là làm tăng khả năng chống nhiễu cho tín hiệu Quátrình này biến đổi các mức tín hiệu đã được lượng tử hóa thành chuỗi các bit “0”và“1”.

Tronghệ t h ố n g D A B rấ t l i n h h o ạ t t ro ng v i ệ c s ử a l ỗ i t h í c h h ợ p c h o c á c ứng dụng khác nhau, cho các kênh truyền vật lý khác nhau Sử dụng các mã chậpthủng RCPC tương thích với tỷ lệ [10], sử dụng các mã có độ dự phòng màkhông cần các bộ giải mã khác nhau Ta có một họ mã RCPC bắt nguồn bởi mộtmãphứccótỷlệthấpđượcgọilàmãmẹ,cácmãconsẽđượctạorabằngcáchbỏ qua các bit dư thừa được gọi là đánh thủng Máy thu phải biết bit nào đã bịđánh thủng và chỉ cần một bộ giải mã Viterbi cho mã mẹ Mã mẹ sử dụng tronghệ thống DAB được xác định bởi bộ tạo (133,171,145,133) trong ký hiệu bátphân Hình thức đánh thủng được thay đổi trong quá trình truyền dữ liệu, có khảnăng tương thích tốc độ MãRCPC cung cấp khả năng bảo vệ lỗi không bằngnhau (UEP) của một dòng dữ liệu, một số bit trong dòng dữ liệu yêu cầu tỷ lệ lỗibit (BER) rất thấp, những bit khác ít nhạy cảm hơn với lỗi Sử dụng mã RCPC,tiết kiệm dung lượng,bổ sung nhiều dự phòng nếu cần UEP đặc biệth ữ u í c h cho dữ liệu âm thanh, chúng được sắp xếp theo khung 24ms Tất cả mã hóa kênhđều dựa trên cấu trúc khung 24ms, được gọi là khung logic, đồng bộ hóa vớikhungtruyềnvàkhungâm thanh Ở phầnđầucủamộtkhunglogic,quátrìnhmã hóa bắt đầu với các thanh ghi dịch chuyển ở trạng thái hoàn toàn bằng không.Vào cuối, thanh ghi dịch chuyển sẽ bị buộc trở lại trạng thái hoàn toàn bằngkhông bằng cách thêm 6 bit bổ sung được gọi là bit đuôi vào dữ liệu hữu ích đểgiúp bộ giải mã Viterbi Sau khi mã hóa một khung logic 24ms như vậy sẽ tạothành một từ mã bị thủng,luôn chứa bội số nguyên của 64bit, đó là số nguyêncủaCU Một luồngdữliệu của cáckhunglogictiếpt he o đượcmãhó a khôngphụ thuộcvàocácluồngdữliệukhácđượcgọilàkênhcon.

Cóhai cơ chếđ ư ợ c s ử d ụ n g đ ể g i ả m t ố c đ ộ b i t c ủ a t í n h i ệ u â m t h a n h , một là cơ chế được xác định chủ yếu bằng cách loại bỏ phần dư thừa của tín hiệuâm thanh bằng cách sử dụng tương quan thống kê Ngoài ra, trong sơ đồ mã hóalàm giảm tín hiệu âm thanh không thể điều chỉnh được bằng cách xem xét cáchiện tượng, như mặt nạ phổ và thời gian [27] Với hai kỹ thuật này, sử dụng mốitương quan thống kê và hiệu ứng của tai người, mới có thể giảm đáng kể tốc độbit xuống 200kbit/s cho mỗi tín hiệu âm thanh trở xuống Sơ đồ khối bộ mã hóacủa MPEG Audio Layer II được thể hiện trong hình 1.10 Ở Lớp II giống với sơđồ mã hóa MUSICAM, trong khi lớp I giống như một phiên bản đơn giản hóacủa hệ thống MUSICAM Cấu trúc cơ bản của kỹ thuật mã hóa ít nhiều phổ biếnđối với cả lớp I và lớp II, được đặc trưng của MPEG Audio dựa trên mã hóa âmthanh cảm nhận Một trong những chức năng cơ bản của bộ mã hóa là ánh xạ tínhiệu đầu vào PCM rộng 20kHz từ miền thời gian thành các thành phần phổ đượclấy mẫu phụ Đối với cả hai lớp, bộ lọc đa pha gồm 32 dải con cách đều nhauđược sử dụng để cung cấp chức năng này Đầu ra của biến đổi Fourier được ápdụng cho tín hiệu âm thanh PCM băng thông rộng song song với quá trình lọc,được sử dụng để tính toán ước tính về ngưỡng che thực tế, phụ thuộc vào thờigian Vi vậy, để có một âm thanh lý tưởng phải dựa trên các quy tắc từ âm học,được sử dụng như một khối chức năng bổ sung trong bộ mã hóa Khối này môphỏngquangphổở một mức độ nhất định, cả vềthời gian.Các mẫud ả i p h ụ đượcđịnhl ư ợ n g v à mãh ó a v ớim ụ c đích g i ữ n h i ễ u , đượcđưa vàob ằ n g c á c h

1024 điểm Đồng bộ âm thanh

Dữ liệu liên quan đến chương trình

Hệ số ứng dụng Định dạng luồng bit và CRC

Lượng tử hóa tuyến tính

Bộ lọc 32 băng con định lượng, dưới ngưỡng bị che Các lớp I và II sử dụng kỹ thuật tạo khối với hệsố tỷ lệ gồm 6 bit có giá trị cho dải động khoảng 120dB và độ dài khối là 12 mẫudải con Với loại kỹ thuật chia tỷ lệ này, lớp I và lớp II có thể xử lý dải động caohơnnhiềusovớiCD,đólàPCM16-bitthôngthường. Âm thanh đơn hoặcâmthanh nổi

Hình1.10.Bộmãhóa ISO/IECMPEG-1AudioLayerII,trong EU147/DAB

Trong trường hợp tín hiệu âm thanh nổi, tùy chọn mã hóa được sử dụngnhư một tính năng bổ sung, khai thác sự dư thừa và được sử dụng để tăng chấtlượng âm thanh ở tốc độ bit thấp hoặc giảm tốc độ bit đối với tín hiệu âm thanhnổi [12] Sự gia tăng độ phức tạp của bộ mã hóa là nhỏ và cần phải có thêm độphức tạp của bộ giải mã không đáng kể Điều quan trọng là mã hóa âm thanh nổichung không làm tăng độ trễ mã hóa tổng thể Sau khi mã hóa tín hiệu âm thanh,một khối lắp ráp được sử dụng để tạo khung cho luồng bit âm thanh MPEG gồmcác khung âm thanh liên tiếp dựa trên khung của MPEG Lớp II dẫn đến độ trễquachuỗimãhóacóthứtựlàhaikhung48mskhiquátrìnhxửlývàràngbuộcđể truyền không được tính đến Độ trễ điển hình thông qua chuỗi nhiệm vụchuyển tiếp thựclà80ms.

ViệcsửdụngâmthanhđakênhđượcrađờitừsựxuấthiệncủaDVDlưutrữmớivàs ựrađờicủatruyềnhìnhsốmặtđất(DVB-T).Mộttrongnhữngtính năngcơbảncủatiêuchuẩnâmthanhMPEG-

2làkhảnăngtươngthíchngược với MPEG-1 mono, stereo hoặc dual-channel Điều này có nghĩa là bộ giải mãâm thanh MPEG-1 giải mã chính xác thông tin âm thanh nổi cơ bản của chươngtrình đa kênh Âm thanh nổi cơ bản thông tin được lưu giữ trong các kênh bêntrái và bên phải, tạo thành nhiễu thông tin âm thanh ở tất cả các kênh. Khả năngtương thích ngược với âm thanh nổi hai kênh là một yêu cầu mạnh mẽ đối vớinhiều nhà cung cấp dịch vụ có thể muốn cung cấp âm thanh vòm số chất lượngcaotrongtươnglaivìđãcónhiềuloạiMPEG-

1.5.4 Đặcđiểmcủahệthống mãhóaâm thanhđa kênh MPEG-2

Hình 1.11 Khung âm thanh đa kênh lớp II ISO/IEC 13818-3 (Âm thanhMPEG-2)baogồmphầntươngthíchMPEG-1vàphầnmởrộng[29]

Hệthốngtruyềnthanhsốđakênhdùngcholưutrữâmthanh,cũngnhư các ứng dụng khác, phải đáp ứng một số yêu cầu cơ bản và một số tính năng kỹthuật truyền Trong vài năm tới, âm thanh nổi sẽ đóng vai trò chính đối với hầuhếtcácứngdụngtiêudùng,haikênhtínhtươngthíchlà mộttrongnhững yêucầu cơ bản Các yêu cầu quan trọng khác là khả năng tương tác giữa các phươngtiện khác nhau, khả năng tương thích giảm với các định dạng âm thanh gồm mộtsốlượngkênhâmthanhnhỏhơn,dođócungcấpgiảmhiệusuấtâmthanhvòm.

Việccungcấpcàngnhiềucácứngdụngvàphươngtiệnnhấtbaogồmcácdịchvụ đa ngôn ngữ, đối thoại rõ ràng và nén dải động Âm thanh MPEG-2 cho phépmộtloạtcáctốcđộbittừ32kbit/ sđến1066kbit/s

Tất cả thông tin về tín hiệu âm thanh nổi tương thích phải được lưu trongphầntươngthíchMPEG-1 Trongtrường hợp này,khungâm thanhMPEG- 2gồm tương thích với MPEG-1 và các bộ phận mở rộng không tương thích.MPEG-1 tiêu chuẩn cung cấp tối đa 448kbit/s cho lớp I và 384kbit/s cho lớp II.Dođ ó , l u ồ n g b i t m ở r ộ n g p h ả i c u n g c ấ p t ố c độ b i t bổs u n g l à c ầ n t h i ế t N ếu, trong trường hợp của lớp II, tổng số 384kbit/s được chọn, thì dòng bit mở rộngđược bỏ qua Chuẩn MPEG-2 không yêu cầu cố định tốc độ bit và trong các ứngdụngchẳnghạnnhưtruyềnquaATMhoặccácứngdụnglưutrữnhưDVDtốc độ bit thay đổi được sử dụng Các đánh giá chất lượng [7, 29] cho rằng tốc độ bitkhoảng 512 đến 640kbit/s sẽ đủ để cung cấp chất lượng âm thanh để truyền âmthanh đa kênh sử dụng âm thanh MPEG-2 Layer II mã hóa (truyền không nénnămtínhiệusẽcần tốcđộ thựclà5x768= 3.840kbit/s)

Phươngpháp mãhóaâmthanh

Việc tính toán hệ số tỷ lệ cho mỗi dải con được thực hiện cho một khốigồm 12 mẫu dải con Giá trị tuyệt đối lớn nhất của 12 mẫu này được xác định vàđịnhlượngvớiđộdàitừlà6bit,baogồmdảiđộngtổngthểlà120dBtrênmỗidả i con với độ phân giải 2dB trên mỗi lớp hệ số thang đo Trong lớp I, một hệ sốtỷlệđượctruyềnchomỗikhốivàmỗibăngcon,khôngcóphânbổbit0,lớpIIsử dụng mã hóa bổ sung để giảm tốc độ truyền cho các hệ số tỷ lệ Do thực tế làtrong lớp II, một khung tương ứng với

36 mẫu dải con, tức là có độ dàig ấ p b a lần chiều dài của khung lớp I, về nguyên tắc phải truyền ba hệ số tỷ lệ Ba hệ sốtỷ lệ liên tiếp của mỗi dải con của một khung được xét cùng nhau và được phânloại thành các mẫu hệ số tỷ lệ nhất định Tùy thuộc vào mẫu, một, hai hoặc ba hệsốtỷlệđượctruyềncùngvớithôngtinlựachọnhệsốtỷlệbổsungbaogồm2bit trên mỗi băng tần con Nếu chỉ có sai lệch nhỏ từ hệ số tỷ lệ này sang hệ số tỷlệtiếp theo,thìchỉcóđộ lệchlớnhơn đượctruyềnđi.

Trước khi điều chỉnh tốc độ bit cố định, số lượng bit có sẵn để mã hóacác mẫu phải được xác định, phụ thuộc vào số lượng bit cần thiết cho hệ số tỷ lệ,thông tin chọn hệ số tỷ lệ, thông tin phân bổ bit và dữ liệu phụ trợ Thủ tục cấpphátbitđượcxác địnhbằngc ách giảmthiểutổng tỷlệnhiễutrên m ặ t nạtr ênmọi băng tần con và toàn bộ khung hình Thủ tục này là một quá trình lặp lại,trong đó, trong mỗi bước lặp, số lượng mức định lượng của dải con có lợi ích lớnnhất được tăng lên với điều kiện là số lượng bit được sử dụng không vượt quá sốlượng bit có sẵn cho khung đó Lớp II chỉ sử dụng 4 bit để mã hóa thông tin phânbổ bit cho mức thấp nhất và chỉ 2 bit cho dải phụ cao nhất trên mỗi khung âmthanh.

1.6.2 Địnhlượngvàmãhóacácmẫubăngtần con Đầutiên,mỗimẫutrong số12mẫudảiconcủamộtkhốiđượcchuẩn hóa bằng cách chia giá trị của nó cho hệ số tỷ lệ Kết quả lượng tử hóa được theosố lượng bit được chi tiêu bởi khối cấp phát bit Chỉ các số lẻ của mức lượng tửcho phép biểu diễn chính xác số 0 kỹ thuật số Lớp I sử dụng 14 lớp lượng tửkhác nhau, chứa 2n - 1 bước, với 2n - 15 mức lượng tử khác nhau. Ngoài ra,không có phép lượng tử hóa nào được sử dụng, nếu không có bit nào được phânbổ cho một băng tần con.T r o n g l ớ p I I , s ố l ư ợ n g c á c m ứ c l ư ợ n g t ử k h á c n h a u phụ thuộc vào số dải con, nhưng phạm vi của các mức lượng tử luôn nằm trongkhoảng từ 3 đến 65535 với khả năng bổ sung là hoàn toàn không lượng tử hóa.Các mẫu của dải con trong vùng tần số thấp có thể được định lượng với 15, ở dảitầntrungvớibảy,vàởdảitầncaochỉvớibamứclượngtửkhácnhau.Cáclớpcót h ể c h ứ a 3 , 5 , 7,9 , 1 5 , 6 3 , , 65 53 5 m ức đ ị n h l ư ợ n g Vì c á c m ứ c đ ị n h lượng 3, 5 và 9 không cho phép sử dụng hiệu quả từ mã, chỉ gồm 2, 3 hoặc 4 bit,ba mẫu dải con liên tiếp được nhóm lại với nhau thành một ''hạt'', sau đó, hạtđượcmãhóabằngmộttừmã.Mứctăngmãhóabằngcáchsửdụngnhómlê n đến 37,5% Vì nhiều dải con, đặc biệt là trong vùng tần số cao, thường được địnhlượngvớichỉ3,5,7và9mứcđịnhlượng,nênhệsốgiảmđộdàicủacáctừmãlàđáng kể.

Luồng bit của lớp II được xây dựng theocáchs ử d ụ n g m ộ t b ộ g i ả i m ã có độ phức tạp thấp, độ trễ giải mã thấp và tín hiệu âm thanh được mã hóa chứanhiều điểm vào với khoảng thời gian ngắn và không đổi Biểu diễn kỹ thuật sốđượcm ã hóa củ a m ộ t t h u ậ t to án m ã h ó a hiệu q u ả đặ cbiệt t h í c h h ợp c h o ứ n g dụng lưu trữ phải cho phép nhiều điểm vào trong luồng dữ liệu được mã hóa đểghi, phát, chỉnh sửa chuỗi âm thanh ngắn và xác định chính xác vị trí chỉnh sửa.Đối với truyền thanh số, điều này rất quan trọng để cho phép chuyển đổi nhanhchóng giữa các âm thanh khác nhau Để cho phép thực hiện đơn giản bộ giải mã,khungg i ữ a c á c đ i ể m n h ậ p đ ó p h ả i c h ứ a t ấ t c ả t h ô n g t i n c ầ n t h i ế t đ ể g i ả i m ã luồngbit.Docácứngdụngkhácnhau,mộtkhungnhưvậyphảimangthêmtấ tcả các thông tin cần thiết để cho phép một phạm vi mã hóa lớn với nhiều tham sốkhác nhau.Trong quátrìnhtruyềnsóng, các điểm nhậpthường xuyênt r o n g luồngbitlàcầnthiếtđểchophépdễdàngchegiấukhốicácmẫubịlỗili êntiếpbịsuygiảmdolỗicụmđịnhdạngcủaluồngbitâmthanhđượcmãhóacholớ p

II Các khung âm thanh tự động, ngắn tương ứng với 1152 mẫu PCM đặc trưngchocấutrúccủaluồngbit.Mỗikhungâmthanhbắtđầuvớimộttiêuđề,sauđólà thông tin phân bổ bit, hệ số tỷ lệ và các mẫu dải con được lượng hóa và mãhóa Ở cuối mỗi khung âm thanh là trường dữ liệu phụ trợ có độ dài thay đổi cóthể được chỉ định cho các ứng dụng nhất định Mỗi khung được truy cập và giảimãriêng.Vớitầnsốlấymẫu48kHz,thờilượngkhunghình là24ms cho lớpII.

Luồng bit MPEG-1 lớp II

Dữ liệu liên quan đến chương trình

Băng tần nghịch đảo 32 băng con Các băng con

Phân kênh và kiểm tra lỗi

Sơ đồ khối của bộ giải mã được thể hiện trên hình, trước hết, thông tintiêu đề, kiểm tra CRC, thông tin bên (tức là thông tin phân bổ bit với hệ số tỷ lệ)và 12 mẫu liên tiếp của mỗi tín hiệu dải con được trích xuất từ luồng bit ISO/ MPEG/AUDIO lớp 2 Quá trình tái tạo để thu âm thanh PCM được đặc trưngbằng cách điền vào định dạng dữ liệu của các mẫu dải phụ liên quan đến hệ số tỷlệ và phân bổ bit cho mỗi dải phụ và khung Bộ lọc tổng hợp tái tạo lại tín hiệuâm thanh băng thông rộng hoàn chỉnh với băng thông lên đến 24kHz Quá trìnhgiải mã cần tính toán hơn so với quá trình mã hóa Do công suất tính toán thấpcần thiết và cấu trúc đơn giản của thuật toán, lớp 2 dễ dàng được ứng dụng trongcácchipđặcbiệtnhưVLSI.

Hình1.13 Sơ đồ khốicủa bộgiảimãMPEG-1 AudioLayerII

` Hệ thống mã hóa nguồn EU147/DAB cho phép bộ thutruyền thanhs ố sử dụng bộ giải mã MPEG-1 và MPEG-2 Layer II Việc phát tínhiệus ố , k ỹ thuật mã hóa MPEG Audio lớp 2 và luồng bit âm thanh mã hóa được sử dụngtrong một số ứng dụng khác, bao gồm đóng góp giữa các phòng thu Các ứngdụngyêu cầu một sơ đồ mã hóa linh hoạt cung cấp nhiều thông số, đặc biệt liênquan đến tốc độ bit, chế độ âm thanh (tuy theo từng chế độ như, mono, stereo vàđa kênh), mức độ bảo vệ của dòng bit được mã hóa và khả năng mang theochương trìnhliênkếtdữliệu(PAD),chophépcácứngdụnghoàntoànmới.

Thuật toán mã hóa âm thanh của DAB cho phép hai tốc độ lấy mẫu:48kHz và 24kHz Tốc độ lấy mẫu cao hơn được chọn để có băng thông âm thanhđầy đủ là 20kHz cho tín hiệu truyền và cho phép phát trực tiếp tín hiệu thu màkhông cần chuyển đổi tốc độ lấy mẫu Chất lượng âm thanh của tín hiệu PCMđược cải thiện khi tăng độ phân giải của tín hiệu đầu vào Do đó, tiêu chuẩnMPEGAudioLayerIIxửlýđộphângiảicủatínhiệuđầuvàol ê n đ ế n 22bit/mẫu Tốc độ bit thấp hơn được chọn để cung cấp chất lượng cao, đặc biệtđốivới t í n h i ệ u g i ọ n g n ói ở t ốc độ bi t rất th ấp , ở t ốc độ b i t 64kbit/s t r ê n m ỗ i kênh Điều này không có nghĩa là một tần số lấy mẫu mới sẽ được đưa ra bênngoài hệ thống DAB Thay vào đó, bộ lọc lấy mẫu xuống từ 48kHz đến 24kHztrong bộ mã hóa âm thanh và bộ lọc lấy mẫu lên từ 24kHz đến 48kHz trong bộgiảimãđượcsửdụng.

Tốcđộbitlàsốlượngbitđượctruyềnđihaylưutrữtrongmộtđơnvịthời gian Cf s n (bit/s) (1.4) trongđ ó : f sl à t ầ n s ố l ấ y m ẫ u ; n l à s ố b i t n h ị p h â n t r o n g m ộ t k ý h i ệ u ;

Mào đầu C R C Bitứng dụng Hệ sốquy mô

X- PAD trong đó: C b làdunglượngkênhtruyềntínhiệusố,S/Nlàtỷsốtínhiệutrêntạp âmtrắng,Bl àbăng thôngkênh truyền (Hz).

Tốc độ bit càng lớn thì tín hiệu tương tự khôi phục lại càng trung thực, tuynhiên nó sẽ làm cho dung lượng lưu trữ và băng thông kênh truyền càng lớn.Trongt h ự c tế để truyền t í n hiệu cót ốc độb i t l àC (bits/s )t h ì c ầ n băng t h ô n g kênhtruyềnlà: B  3 C (Hz).

4 Vídụ:vớin=4, f s =44,1Khz, thìtốcđộtruyền thôngtinlà:C=n x f s

4 Tùy thuộc vào loại chương trình, số lượng chương trình trong bộ ghépkênh DAB và mức bảo vệ, các tốc độ bit khác nhau trong phạm vi 32 đến 192kbit/sở c h ế độkê nh đơnc ó t h ể được c h ọ n t ạ i bộm ã h ó a â m thanh.Việ c l ự a chọn tốc độ bit không hoàn toàn độc lập với chế độ âm thanh Bất kỳ sự kết hợpnào đềuđượcsửdụngtrongbộghépkênhDAB[15].

Bảng 1.3.Tốcđộ bitchotốcđộ lấymẫu48kHzvà24kHz

Chế độ(kbit/s) Đơn Âmthanh đôi (Dual) Âm thanh nổi(Stereo)

348 x X 160 Đối với phần mở rộng đa kênh phạm vi tốc độ bit rộng cho phép các ứngdụngtốc độ bit thấp, chất lượngâm thanhcao; ví dụ, nếuchỉc ó m ộ t q u á t r ì n h mã hóa phải được xét và tránh được việc phân tầng Đồng thời, cũng cho phépcác ứng dụng có tốc độ dữ liệu cao lên đến khoảng 180kbit/s trên mỗi kênh đượcmong muốn nếu phải tính đến việc phân tầng hoặc xử lý hậu kỳ Các thí nghiệmđược thực hiện bởi ITU-R [18] đã chỉ ra quá trình mã hóa được lặp lại chín lầnvớiMPEG-

1La ye rIImàkhôngcó bấtkỳsựsuygiảmnào,nếutốcđộbitđủcao, tức là 180kbit/s mỗi kênh Tuy nhiên, nếu tốc độ bit chỉ là 120kbit/s, khôngxảy ra quá ba quá trình mã hóa Dịch vụ âm thanh và ứng dụng 8514 tốc độ bitkhác nhau trong phạm vi 8 đến 160kbit/s có thể được chọn Phạm vi tốc độ bitrộng chophépcác ứngdụngtốcđộbitthấpvàchấtlượng âmthanhcao.

Bộ giải mã âm thanh đa kênh phải tương thích ngược và chuyển tiếp vớiđịnh dạng âm thanh hai kênh hoặc đơn âm hiện có Khả năng tương thích ngượcnghĩa là bộ giải mã hai kênh hiện có giải mã thông tin âm thanh nổi cơ bản từluồng bit đa kênh Sử dụng hệ số downmix thích hợp để tạo ra âm thanh nổitương thích tín hiệu Lo và Ro Ma trận nghịch đảo để khôi phục các kênh âmthanh riêng biệt trong bộ giải mã MPEG-2 cũng được hiển thị trong cùng mộthình Các phương trình ma trận cơ bản được sử dụng trong bộ mã hóa để chuyểnđổi năm tín hiệu đầu vào L, bốn thủ tục ma trận với các hệ số a, b và khác nhauđã được xác định, được chọn trong bộ mã hóa đa kênh MPEG-2 Ba trong số cácthủtục nàythêm tín hiệu trungtâm với độ suy giảm 3dB vàotín hiệu

L vàR Bao quanh tín hiệu LS và RS được thêm vào L, tương ứng R, các tín hiệu có suygiảm 3dB hoặc 6dB Khả năng quá tải tín hiệu âm thanh nổi tương thích Lo vàRo bị tránh bởi hệ số suy giảm được sử dụng trên các tín hiệu riêng lẻ L, R,C, LSvà RS trước khi tạo ma trận Một trong những quy trình này cung cấp khả năngtương thích với giải mã Dolby Surround1 Định dạng hai kênh, khả năng tươngthích được hiện thực hóa trong MPEG-1 MPEG-2 cho phép các đường truyềnnhưvậyđượcmởrộngđếnđịnhdạngnămkênhđầyđủ,rời rạc Quytrìnhthứtư

Kếtluậnchương1

Trong chương này trình bày một cách tổng quát về hệ thống truyền thanhsố trên thế giới hiện nay, một số đặc trưng của truyền thanh số so với truyềnthanht r u y ề n t h ố n g n h ư A M , F M G i ớ i t h i ệ u c ơ s ở l ý t h i ế t v ề x ử l ý t í n h i ệ u truyền thanh số như, quá trình biến đổi và các tiêu chuẩn lấy mẫu, các kỹ thuậtđược sử dụng để xử lý tín hiệu âm thanh, cách ghép kênh, phương pháp mã hóaâm thanh, các cơ sở để đánh giá chất lượng âm thanh sauq u á t r ì n h m ã h ó a v à giải mã Đồng thời giới thiệu các sơ đồ và cấu trúc cơ bản hệ thống truyền thanhsố Đây là những cơ sở lý thiết cơ bản nhất trong việc xử lý tín hiệu truyền từmáyphátđếnmáythutronghệthốngtruyềnthanhsố.Làcơsởtrongviệctiếnt ới xâydựngmột hệ thốngthu pháttrong truyềnthanhsốs ẽ đ ư ợ c g i ớ i t h i ệ u trong chương2.

Kênh caotầnRF

Đápứ n g k ê n h t h ô n g t h ư ờ n g đ ư ợ c b i ể u d i ễ n t h e o t h ờ i g i a n t r ả i t r ễ c ủ a kênh đa đường dẫn đến các đỉnh biên độ khác nhau, có độ trễ vượt so với kíchthích kênh ban đầu xung, như minh họa trong hình 2.1 Mỗi đỉnh trễ tương ứngvới một tín hiệu, khi bộ thu chuyển động, dịch chuyển Doppler khác nhau xuấthiện cho mỗi tín hiệu thu Sự thay đổi Doppler trên mỗi thành phần đa đườngriêng lẻ phụ thuộc vào góc tới so với hướng chuyển động xe Hiệu ứng tích lũycủa những dịch chuyển này được gọi là trải Doppler kênh Các quy trình liênquan đến việc phântíchmức chênhlệch đó là sắp xếpmột loạt các đápứ n g xung, chúng ở một khoảng thời gian trễ nhất định và sau đó thực hiện một phépbiến đổi Fourier trên các mẫu. Kết quả chương trình phát sóng kênh được minhhọa bằng cách biểu diễn ba chiều xung của nó phản ứng Ảnh hưởng của sự lantruyền tín hiệu thu được cả về thời gian và tần số là được minh họa như biểu đồtán xạ trong hình 2.2 và hình 2.3, trong đó xung kênh phản hồi được đưa ra trênmột biểu đồ ba chiều của biên độ so với thời gian và tần số Đây là một công cụrất hữu ích để hình dung các tác động của xung quanh môi trường trên tín hiệunhậnđượcbởimáy thudiđộng.

Hình2.2.Biểuđồphântán tạitrungtâmthành phố lớn [29]

Hình 2.2 cho thấy biểu đồ tán xạ thu được trong khu trung tâm một thànhphố lớn, sự thay đổi Doppler tối đa xảy ra của tần số vô tuyến và tốc độ xe. Vềmặtchuẩnhóathangtầnsốđượcthayđổitốiđaở1,5GHz là+5Hz/m,tươn gứngv ớ i s ự t h a y đ ổ i t ố i đ a l à 1 3 9 H z ở t ố c đ ộ c a o t h ô n g t h ư ờ n g l à 1 0 0 k m / h Trong khu vực đô thị lớn, biểu đồ phân tán có xu hướng giới hạn ở độ trễ nhỏnhưngkháphứctạpdovôsốtiếngvang.Dođó,sựtánxạ gầnmáythuvàtín hiệu phân tán đến từ nhiều góc độ khác nhau, lượng tin đến có xu hướng phân bốgóc đồng đều, dẫn đến phổ Doppler hình chữ „„U‟‟. Ở độ trễ lớn hơn, các thànhphần với sự dịch chuyển Doppler nhỏ có xu hướng biến mất. Các tín hiệu truyềnbị chặn bởi các tòa nhà dọc theo đường phố Phổ Doppler sau đó chia thành hainhóm, một tương ứng với các thành phần tín hiệu đến từ hướng mà phương tiệnđang di chuyển và phươngt i ệ n k h á c t ừ c á c b ộ p h ậ n đ ế n p h í a s a u x e H ì n h 2 3 chot h ấ y m ộ t b i ể u đ ồ t á n x ạ t h u đ ư ợ c t r o n g k h u t r u n g t â m c ủ a m ộ t t h à n h p h ố nhỏ, sự phân chia phổ Doppler thành hai nhóm cực đại hơn Sơ đồ cho thấy sựphân chia tín hiệu mà xe đang di chuyển với các Doppler tối đa Có một thànhphần khá lớn có độ trễ vượt quá khoảng 5ms là do phản xạ từ một tòa nhà đặtkhoảng 750m phía sau máy phát và tiếp cận máy thu từ phía sau Hai số liệu nàyđều là kết quả của đáp ứng xung kênh liên tiếp cho quãng đường di chuyểnkhoảng 5m.

Trêncáckhuvựcrộnglớn,khicácmứctínhiệuđãđượctínhtrungbìnhđể loại bỏ tín hiệu các biến thể trong ''các khu vực nhỏ'', thì hàm phân phối xácsuấtc ủ a c ô n g s u ấ t t í n h i ệ u t h u đ ư ợ c t r u n g b ì n h c ó d ạ n g c h u ẩ n Đ ộ l ệ c h t i ê u chuẩn của sự thay đổi vị trí thấp hơn đáng kể so với hệ thống tương tự băng hẹp.GiátrịđượcchấpnhậnrộngrãichođộlệchchuẩnđốivớiDABlà5,5dB.

Hình2.3.Biểuđồphântán tạitrungtâmthành phố nhỏ [29]

Mô hìnhlan truyền

Các hàm phân phối xác suất liên quan đến việc thu các tín hiệu DAB đượctìm thấy tương ứng với một số mô hình phân phối thống kê liên quan đến môitrường cụ thể Các mô hình phân phối này thường khác nhau đó là ''khu vực nhỏ''và''khuvựclớn''.

Kết quả tạiHoa Kỳvàcác nướcChâu Âu đã đođượct í n h i ệ u d ả i h ẹ p hoặc tín hiệu CW ở khu vực nhỏ của tín hiệu thu được mô hình hóa bằng phânphối Rician(vectơkhông đổi cộngvectơ phântánR a y l e i g h ) C á c n h à n g h i ê n cứu Mỹ và Châu Âu kết luận hàm mật độ xác suất của công suất thu được phảikếthợp l o g - b ì n h t h ư ờn g , phânphốiRayl eighđể tí nh đếnc ả c á c bi ến t h ể di ện tíchl ớn, c á c bi ế n t h ể diện t í c h n hỏ Sựp h ân b ố c á c g iá t rị tứcth ời trong m ộ t vùng nhỏ là thu được bằng cách xem xét một biến Rice hoặc Rayleigh có giá trịtrungbìnhcủachínhnólàbiếnngẫunhiêncóphânphốicườngđộtrườngtương đốiđượcthểhiệndướidạnghàmcủavịtrímáythudọctheophépđolộtrình.Do đa đường gây ra fading nhanh và rất sâu, trong khi một sự thay đổi chậm củađường bao tín hiệu trong ô diện tích lớn trong hình 2.4 cho thấy sự hiện diện củabóng do nhà caotầng Chế độxem phóngđại của tín hiệuthuđ ư ợ c n h ư m ộ t chức năng của vị trí, được trình bày dưới dạng diện tích nhỏ, do đó đa đường gâyra các biến thể tín hiệu lớn do tín hiệu giữa các thành phần tín hiệu phân tán khácnhau Biến thể này của cường độ trường tín hiệu kết quả thường tương ứng vớiphân bố Rayleigh Các hàm phân phối tích lũy tương ứng (CDF) của các mức tínhiệuđođượctrìnhbàyởphíabênphảicủacáchình.Dosửdụngthờigianxenkẽ bởi DAB những biến thiên quy mô nhỏ này sẽ không ảnh hưởng đến việc tiếpnhận trongxe chuyểnđộngvớitốcđộđủ lớn.

2.2.2 Ảnhhưởngcủabăngthôngkênh Ảnh hưởng của băng thông tín hiệu truyền đến sự thay đổi của tín hiệu thuđược bằng cách so sánh hình 2.4 và hình 2.5 Từ những số liệu này, mức của tínhiệu băng thông 1,47MHz trong hình 2.5 thể hiện fading đa đường ít hơn so vớitínhiệuCW(ControlWord)từhình2.4vàhàmphânbốtíchlũyCDF(CumulativeD i s t r i b u t i o n F u n c t i o n ) c ủ a t í n h i ệ u b ă n g r ộ n g x ấ p x ỉ v ớ i G a u s s CD Fthamchiếuhơn,donănglượngđượctíchhợptrênbăngthông1,47MHz.D o đó lấy ra trung bình hầu hết các tần số sắc nét giảm dần chọn lọc xảy ra trongcáckhuvựcnhỏ.Ởgiới hạn,trungbìnhnhưvậysẽcótácdụngtươngtựnh ưtính trung bình trên một khu vực nhỏ loại bỏ phần Rayleigh của mô hình truyềnkênh kết hợp Thông thường, giá trị trung bình của việc làm fading tần số diệntích nhỏ này không thể được thực hiện bởi vì hệ thống truyền dẫn sẽ bị mất dầncác dải tần hẹp này, nhưng hệ thống Eureka 147/DAB có lợi thế là đã được thiếtkế để hoạt động khá tốt trong môi trường đa đường Miễn là tín hiệu vang vọngnằm trong khoảng thời gian bảo vệ biểu tượng, giả định tích hợp sức mạnh bêntrong băng thông kênh, lấy trung bình tần số sắc nét làm fading chọn lọc, là xấpxỉ hữuích, mặc dùcác cơchế cơ bản( m ã h ó a k ê n h v à x e n k ẽ ) p h ả i đ ư ợ c x e m xét chi tiết để phân tích chính xác Thực tế, DAB tiếp nhận trong một môi trườngfadingRayleighbịtăngngưỡngrõràngC/Nkhoảng2dBđốivới điềuchế QPSK so với kênh Gauss ở trong môi trường Rayleigh, số lượng, mức độ tương đối củatiếng vang trở thành không liên quan Dựa trên giả định này, một phép đo trườngthực tế đã được tiến hành để mô tả độ nhạy của sự thay đổi tín hiệu nhận đượcnhư một hàm của băng thông kênh Hình 2.6 cho thấy biên độ fading của nhiềuđường tăng lên khi kênh băng thông được tăng từ 100kHz lên 5MHz trong môitrường đô thị dày đặc Các biên độ fading được hiểu là khả năng tiết kiệm điệnnăng truyền tải so với cần thiết cho hệ thống băng thông kênh 100kHz, cho mộtdịch vụ tương đương mục tiêu sẵn có Hình 2.6 cũng cho thấy đối với các mụctiêu cung cấp dịch vụ thấp hơn 50%, cải thiện biên độ fading vẫn theo thứ tự1,5dB trong một khu vực đô thị đông đúc Cải thiện đáng kể được quan sát đốivới các mục tiêu về khả năng cung cấp dịch vụ là 90% hoặc lớn hơn Mỗi đườngcong được chia thành hai phần, phần đầu tiên là từ1 0 0 k H z đ ế n g i á t r ị b ă n g thông tương ứng với đầu trong đường cong, một phần từ vị trí đầu đến giá trịbăng thông 5MHz như vị trí của đầu trên các đường cong nằm trong khoảng từ 1đến 2MHz, xác nhận tính hợp lệ của việc lựa chọn băng thông 1,5MHz cho hệthống DAB Dưới 1MHz, sự fading đa đường tăng đột ngột trong khi trên 2MHz,cải thiện biên độ fading nói chung là không đáng kể Điều này cũng có nghĩa làhầu hết các vùng nhỏ fading Rayleigh bị loại bỏ khi băng thông kênh của hơnkhoảng 1MHzđượcsửdụngkếthợpvớiđiềuchếDAB.

Hình2.4.Sự biến thiên tínhiệu (dB)vớihàmphânphốitích lũy[28]

Hình2.5.Sựbiếnthiêntínhiệu(dB)vớihàmphânphốitíchlũytươngứngcủatín hiệu1,47MHz [28]

Hoạt động của hệ thống DAB trong môi trường đa đường khoảng 2dB, giảđịnh rằng hiệu suất của việc thu DAB sẽ tương ứng với cường độ trường trungbìnhđượctìmthấytrên''khuvựcnhỏ''.HiệusuấtthucủahệthốngDABđ ượcmô hình hóa theo mô hình log-normal ''diện tích lớn'' đơn giản hơn, mô hình log-normalđượcITU- Rsửdụngđểdựđoántruyền„„diệnrộng‟‟bịmất.Môhìnhdựđoán ITU-R ban đầu ITU-R P.370 [17] được mở rộng bao gồm trường hợp tiếpnhậnp h ư ơ n g t i ệ n G i ả m c h i ề u c a o ă n g t e n t h u d ẫ n đ ế n h ệ s ố h i ệ u c h ỉ n h p h ụ thuộc vào khoảng cách từ máy phát và hệ số hiệu chỉnh khoảng 1 đến 2dB từ cácđường cong 600MHz, các hiệu chỉnh đã được trong phiên bản mới nhất của môhình[18].Đểtínhtoáncườngđộtrườngcủatínhiệutruyềnthanhsố,đặcbiệtlàở các vùng nông thôn, phương pháp dự báo lan truyền được sử dụng Trong cáckhu vực đã xây dựng, phương pháp đưa ra cũng thích hợp, cho thấy sự đồng tìnhchặt chẽ với mô hình nhân giốngOkumura/Hata [16,13] Tuy nhiên, một môhìnhdựatrênthôngtin baophủđịahình chínhxáchơn.

Hình 2.7 So sánh dữ liệu đo được với mô hình ITU-R P.370 và đường congsuyhaotrongkhônggian tự do(e.i.r.p.A,1dB(W),HAAT#5,5m)[28]

Tính hợp lệ của các mô hình này được minh họa bằng hình 2.7 và hình 2.8so sánh kết quả ở tốc độ 1,5GHz trong khu vực Montreal với các mô hình nàycho công suất bức xạ theo hướng hiệu quả nhất định (e.i.r.p) và độ cao trên địahìnhtrung bình HAAT(Height Above Average Terain) Phạm vi hiệul ự c c ủ a mô hình lan truyền log-normal đơn giản hóa này được xác định là một chức năngcủa kiểu đa đường ở máy thu Nếu có một số tín hiệu dội lại nằm ngoài phạm viđược điều chỉnh bởi bộ thu DAB, cần phải sử dụng mô hình phức tạp hơn gồmviệcfading„„cáckhuvựcnhỏ‟‟cụcbộxảyratrongbatrườnghợp:

1) Các phản xạ vi mô với độ trễ vượt quá bên dưới về sự tương hỗ củaDABbăngthôngkênhsẽdẫnđếnfadingrõràngtrênkênh.Nếubênthukhông di chuyển để tận dụng thời gian xen kẽ, dẫn đến mất dịch vụ Điều này sẽ khôngđược dự đoán bởi mô hình log- normal, chủ yếu xảy ra trong trường hợp các tòanhà lớn có khoảng cách gần nhau và với các điều kiện tiếp nhận trong nhà vì sựkhác biệt vật lý của các đường dẫn tín hiệu cần phải nhỏ (dưới 200m) Do đó, sẽbổs u n g c h o m ô h ì n h l o g n o r m a l n h ư n g k h ô n g p h ả i l à đ i ể n h ì n h c ủ a v i ệ c t i ế p nhậnvùngngoạiôvànôngthôn.

2) Phản xạ đa đường nằm ngoài khoảng bảo vệ biểu tượng và tạo ra sựnhiễu giữa các tín hiệu giao thoa Hiệu suất tiếp nhận sẽ nhanh chóng bị ảnhhưởng bởisựcan thiệpnộibộhệthốngnàylàmgiảmtínhkhảdụngcủadịchvụ.

3) Nếu vận tốc xe cao hơn khuyến nghị đối với chế độ truyền DAB và tầnsố sóng mang đã cho, trải Doppler sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của việc tiếp nhậnDAB,tínhiệu sẽfadingbổ sungvàomôhìnhlog-normal.

Mặc dù mô hình dự đoán ITU-R được chấp nhận rộng rãi, nhưng được ưutiênđểtăngcườngvớicácphươngphápdựđoánchínhxáchơndựatrêncơsở dữ liệu địa hình [26,25,30] Theo cách này, hệ thống DAB được điều chỉnhchính xác hơn cho khu vực dịch vụ nhất định được xây dựng và cụ thể, dự đoánđượcnhucầu,chẳnghạnnhưbộlặpđểbaophủ cáckhuvựckhótiếpcận.

Giớithiệuvề mạngđơntần SFN

Máy phát FM đều được sử dụng một tần số khác nhau để tránh nhiễu tínhiệu, vùng phủ sóng của các máy phát đều khác nhau Máy thu FM cơ bản khôngthể đối phó với các tín hiệu gây nhiễu từ các máy phát khác của cùng một mạngsử dụng cùng tần số hoặc gần đó, để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên khanhiếm củatầnsốRF.Ngượclại,DABsử dụngmạng đơntần SFN(SingleFrequency Network) các máyphát của mạngtruyềnchính xác cùngm ộ t t h ô n g tintrêncùngmộttầnsố.Điềukiệnchính đểSFNhoạt độnglàtấtcảc ácmáyphátđượcđồngbộhóavớinhauvềtầnsốđápứngcácyêucầuvềđộtrễt hờigian nhất định SFN trong DAB cho phép phủ sóng ở khu vực rất lớn mà bên thukhông cần phải điều chỉnh tần số khác Trái với truyền thanh FM, AM thì DABthường truyền từ năm đến bảy chương trình khác nhau trong một nhóm duy nhấttrên một tần số và tất cả các chương trình có trong bộ ghép kênh đó chia sẻ cùngmột vùng phủ sóng Do đó, không thể phân biệt theo vùng phủ sóng đối với cácđàiphátthanh cócácchương trìnhchiasẻcùng mộtbộghép kênh.

DAB là một hệ thống truyền thanh số, có các đặc tính truyền dẫn, các hiệntượng điển hình như sự dịch chuyển Doppler và lan truyền đa đường với thờigian, tần số khác nhau Để đối phó với những vấn đề này, khoảng thời gian bảovệ đã được đưa ra giữa các ký hiệu dữ liệu liên tiếp, các kỹ thuật xen kẽ thời gianvà tần số được áp dụng cho dòng dữ liệu, lựa chọn khoảng cách sóng mang phụtrong sơ đồ điều chế đa sóng mang được áp dụng và các kỹ thuật mã hóa kênhđược áp dụng để sửa đối với lỗi đường truyền Hệ thống DAB là một hệ thốngtruyền dẫn rất tốt, tiết kiệm tầnsố, giải mã thông tinc h í n h x á c H i ệ u ứ n g c ủ a việc tiếp nhận đa đường được mô tả bằng đồ thị trong hình 2.9 Cả tín hiệu trựctiếp từ máy phát, tín hiệu phản xạ đều đến ăng-ten của một máy thu Tất cả cáctín hiệu chứa thông tin giống hệt nhau nhưng đến các bộ thu trong thời gian khácnhau Nhờ các biện pháp được mô tả trước đó, bộ thu DAB đối phó với các tínhiệu đa đường Ngày nay máy thu không còn thích hợp cho dù các tín hiệu bị trễđược bắt nguồn từ cùng một máy phát hay đến từ một máy phát khác truyềnchính xác cùng một thông tin được đồng bộ trong thời gian như thể hiện trongphầnthứ haicủahình2.9.DAB chophépphủsóng ởbấtkỳkhuvựcnào với một số máy phát truyền chương trình giống hệt nhau trên cùng một tần số, cácmạng quảng bá như vậy được gọi là mạng đơn tần SFN SFN của mạng truyềndẫn DAB được coi là một lợi ích trong quá trình phát triển DAB để đối phó vớicáchiệntượngđađườngđặctrưngcủathusóngvô tuyến.

Hình2.10.TrảiDopplertheo tỷ lệC/Ntạimáythu [28]

Hình trên cung cấp kết quả của một số mô phỏng máy tính, các phép đotrong phòng thí nghiệm và các phép đo hiện trường minh họa tác động củaDoppler lan truyền do chuyển động của xe gây ra trên C/N tại máy thu Biểu đồtrongh ì n h n à y đ ư ợ c t h ể h i ệ n t h e o b i ê n đ ộ t r ê n C / N c ơ b ả n t r o n g t r ư ờ n g h ợ p kênhR ayleigh fading đểchophéptiếpnhận, nhưmột hàmcủatốcđộx e.Kếtquả trải Doppler từ các dịch chuyển Doppler khác nhau trên các tín hiệu đađường đến bộ thu, theo hướng đến với hướng dịch chuyển của xe Tất cả các kếtquảđều đ ư ợ c c h i a t ỷ l ệ v ới v i ệ c s ửd ụn g c h ế độ t r u y ề n D A B ở1 , 5 GH z

M ộ t phépnộisuytuyếntínhđơngiảnđượcápdụngđểlàmchocáckếtquảnàyhữu íchchocác chếđộtruyền dẫnvàtầnsốsóngmangkhác,đưaramộtướctínhti nhtếhơnvềhiệusuấttrảiDopplercủahệthốngDABởtốcđộxethấphơn.Hai đường cong đưa ra ước tính thực nghiệm về hiệu suất khả dụng của dịch vụlà80%và99%.

Máy thu DAB thu tất cả các tín hiệu nhận được trong SFN, tất cả các tínhiệu đến trong khoảng thời gian bảo vệ, các tín hiệu có độ trễ lâu hơn sẽ tạo ranhiễu trong SFN Hơn nữa, SFN cũng mang lại lợi ích của phân tập không giandothựctếlàcácmáyphátđượcđặttạicácvịtríkhácnhautrongm ạng.H iệuứng phân tập, dẫn đến xác suất tạo bóng, đồng thời khi có một số tín hiệu thấphơn nhiều so với xác suất tạo bóng cho một tín hiệu đơn lẻ, do đó mạng DAB rấttiết kiệm công suất Những ưu điểm SFN mang lại và các đặc tính của chính hệthống truyền dẫn truyền thanh số, cho phép công suất máy phát thấp hơn so vớiFM cho cùng chất lượng phủsóng, tiết kiệm công suất caot ớ i 1 0 d B Đ ể p h ủ sóng trên cùng một khu vực trên cùng tần số, FM cần một bộ phát công suất cao,trong khi DAB với mạng SFN chỉ cần công suất phát thấp hơn nhiều Một hiệuứngk h á c c ủ a D A B v ớ i m ạ n g S F N s o F M l à m ứ c t r à n t h ấ p h ơ n n h i ề u d o h ệ thốngdốc hơnđộdốc cườngđộtrườngtại rìa của vùngphủsóng giúpg i ả m nhiễukhôngmongmuốntrongcácmạnglâncận.

SFN cho phép phủ sóng các khu vực rộng lớn chỉ có một tần số duy nhấttrong phổ dẫn đến tiết kiệm tần số cao cho các địa hình phát sóng phức tạp.Côngnghệ SFN cũng cho phép cải thiện liên tục chất lượng vùng phủ sóng mà khôngcần phải phân bổ tần số.Các vấn đề về vùng phủ trong mạng được giải quyếtbằng cách lắp đặt thêm máy phát Việc xây dựng bổ sung phải được thực hiện làđể kiểm tra các hạn chế về thời gian của SFN để tránh vi phạm thời gian dokhoảngthờigianbảovệcủachếđộtruyềnDABđãchọn.Đểtránhảnhhưởn g đếntiếpnhậnởcácphầnxacủamạngdotràntừmáyphátbổsungtrongđiềukiện lantruyềnbấtthường.

Hình2.11.Tiết kiệmcôngsuất củaDABSFN sovớiFM [28]

COFDMđượcthiếtkếđểcungcấpviệcthutínhiệutrongcácđiềukiệnla n truyền đa đường từ các tín hiệu phản xạ, để thu tín hiệu nhiều máy phát mangcùng một tín hiệu, cùng một thời điểm Các yếu tố quan trọng để triển khai thànhcông SFN là độ chính xác của tần số và thời gian của mỗi máy phát Ngoài ra, độdài của khoảng bảo vệ rất quan trọng đối với việc triển khai SFN, vì nó ảnhhưởng đếnphạmvichophépcủakhoảngcách máyphát.

2.3.3.2 Đồngbộhóathờigianvàtầnsố Để SFN hoạt động hiệu quả, máy phát phải cung cấp tín hiệu DAB đếnmáy thu tại cùng một thời điểm và cùng tần số Lỗi tần số giữa các máy phát gâyra sự mất tính trực giao giữa các sóng mang đã nhận và cũng làm tín hiệu củamáy thu đối với trải Doppler hiệu ứng trong thu sóng Sai số thời gian giữa cácmáy phát làm giảm khoảng thời gian bảo vệ của tín hiệu nhận được, do đó làmgián đoạn hiệu suất của SFN Vì vậy, máy phát thường được quy định để giữ tầnsố khoảng 1% hoặc hơn so với khoảng cách sóng mang và định thời gian trongkhoảng vài phần trăm của khoảng thời gian bảo vệ Để đạt được điều này,cầnphảicó thamchiếu tầnsốvàthờigianđộclập.Cácbộthunàycungcấp cáctham chiếu thời gian và tần số, thường là 1 xung mỗi giây (pps) và tín hiệu 10MHz, cóđộ chính xác vượt quá yêu cầu đối với DAB Tín hiệu 1pps được sử dụng để xácđịnh thời gian truyền dữ liệu và 10MHz tín hiệu được sử dụng làm tham chiếucho bộ tổng hợpLOxácđịnhtầnsốvôtuyếncuốicùng.

Nếucùngmộtkhuvựccóhaihoặcnhiềumáyphátcùngmộtlúc,cườngđộ tín hiệu của chúng không có mối tương quan chặt chẽ Cường độ tín hiệu củacác bộ phát thay đổi theo vị trí, nhưng do các tín hiệu không có mối tương quanchặt chẽ nên một vùng có cường độ tín hiệu thấp từ một bộ phát bị ''lấp đầy'' bởicường độ tín hiệu cao hơn từ một bộ phát khác Trong RDS được khai thác bằngcách cho phép bên thu để thay thế các tần số mang cùng một chương trình nếukhả năng thu của một tần số kém; được gọi là phân tập tần số Tuy nhiên, trừ khihai giao diện bên thu được sử dụng, máy thu phải dò lại mà không biết trước liệucác tần số thay thế có cung cấp cường độ tín hiệu lớn hơn hay không.

TrongDAB,SFNkhôngcầnchỉnhsửalại,đốivớinhiềumáypháttrêncùngmột tầnsố, vẫn đúng một vùng có cường độ tín hiệu thấp từ một máy phát có thể bị ''lấpđầy'' bởi cường độ tín hiệu cao hơn từ một máy phát khác Đây là một dạng phântập ''trên tần số'', trong đó máy thu không điều chỉnh lại, mặc dù điều chỉnh đồngbộ hóa của mình để tận dụng tốt nhất các tín hiệu có sẵn. Một cách khác để xemxét hiện tượng này là xem xét tổng thể cường độ của tín hiệu tổng hợp từ một sốmáy phát Điều này thay đổi ít hơn theo vị trí so với cường độ tín hiệu từ bất kỳmáyphát riêng lẻ nào, hoặc theothuật ngữ thống kê, phươngsai cường độc ủ a tín hiệu tổng hợp thấp hơn Hiệu ứng này mang lại một lợi thế lớn Trong mạngđa tần số, một số máy phát cung cấp cường độ tín hiệu cho một khu vực màkhông cung cấp đủ vùng phủ Điều này ít phổ biến hơn trong các SFN vì xuhướng của hai hoặc nhiều máy phát sẽ lấp đầy các khiếm khuyết về phạm vi phủsóng của nhau. Đo đó, dẫn đến SFN lớn hơn tổng giá trị trung bình của các máyphátriênglẻvàthườngđượcgọilà''độlợimạng''.

Mặc dù SFN trong các máy phát cần truyền tín hiệu với thời gian rất chínhxác, nhưng không phải lúc nào chúng cũng cần được đồng bộ thời gian chính xácvà trong một số hoàn cảnh thuận lợi để bù đắp thời gian của các máy phát cụ thểbằng các phần đáng kể của khoảng thời gian bảo vệ Đặc biệt đúng ở các vùngphủ sóng, hoặc nơi các máy phát công suất thấp được sử dụng để lấp đầy cáckhoảng trống trong vùng phủ được cung cấp chủ yếu bởi các máy phát công suấtcao Thời gian phát thay đổi trong thiết kế mạng, được sử dụng kết hợp với côngsuấtmáyphátvàcácmẫubứcxạđịnhhướngđểtốiưuhóavùngphủ củamạng.

MFN thông thường được sử dụng để phát sóng FM, các khoảng cách vùngphủ sóng được đóng lại với các máy phát phụ nên cần được ấn định tần số riêng.Trường hợp này để đảm bảo nhiễu đến và đi được quản lý chính xác thì hiệu quảphổt ầ n s ốgiả m.Tuynhiên ,SFN c h o phépl ấp đ ầ y (g a p fi l l e r ) t ư ơ n g đố i đơngiản các khu vực không được thu tín hiệu tốt tư các máy phát, đó là các khoảngtrốngtron g v ù n g p h ủ sóng, b ằn g c á c h l ắ p đặt các bộ l ặ p kênh t r ê n kên hc ô n g suất thấp nằm bên trong vùng phủ sóng hoạt động cùng tần số với phần còn lạicủaSFN.Cáckhuvựcthutínhiệukémgồmcáckhuvựcbịchekhuấtbởicácvật cản tựnhiên hoặcthung lũng,đườnghầmvàsaunhững tòanhàcaotầng.

Hình2.12.Ứngdụngđiểnhình của gapfiller DAB[28]

Những máy phát với công suất vài watt được gọi là bộ đệm khoảng trốnghoặc bộ lặp muốn lấp đầy khoảng trống rất đơn giản vì máy có nguồn điện tươngđốinhỏđượcgắntrênmộtthápnhỏhoặctrênmáicủamộttòanhà.Ăngtenthu của bộ lấp đầy khoảng trống phải cao định hướng với giảm các thùy phía sau,trong khi ăngten truyền lại sẽ được điều chỉnh cho phù hợp với các đặc điểm củavùngbịchekhuất.Cácbộđệmkhoảngtrốngphảiđượcđặttạicácđiểmnơicó đủc ư ờ n g đ ộ t r ư ờ n g t ớ i đ ư ợ c n ơ i ă n g t e n p h á t , đ ư ợ c h ư ớ n g t ớ i k h u v ự c c h ư a đượcbaophủ củaSFN.

Hình 2.14 minh họa quy tắc chi phối việc sử dụng chất độn khoảng trốngtrong vùng phủ sóng của một máy phát chính, trong ví dụ này được đánh giá ởmức côngsuất bức xạ hiệu dụng25 kW(e.r.p.), quytắc này có liênquanc h ặ t chẽ đến kích thước của khoảng bảo vệ Một ăngten phát lại đa hướng được giảđịnh ở phần lấp đầy khoảng trống để đề phòng tình huống xấu nhất Giả sử địahình bằng phẳng với hệ số gồ ghề Dh 50m Lĩnh vực hoạt động nằm dưới cácđường cong Nếu e.r.p của bộ đệm khe hở vượt quá các giá trị được thể hiệnbằng các đường cong ở một khoảng cách nhất định từ máy phát chính và đối vớibộ đệm khe hở nhất định, một khu vực không được bảo vệ bắt đầu xuất hiện giữabộ truyền chính, bộ đệm khe hở do sự hiện diện của chất phá hủy tiếng vangtronglĩnhvựcnày.

Hình2.13.Miền hoạtđộnggap fillertheokhoảngcách,HAATvàe.r.p [28]

Giải pháp thay thế cho việc lấp đầy khoảng trống là tăng công suất hoặcchiều cao ăng ten của máy phát chính Ngoài ra sẽ làm tăng nhiễu đối với cácdịch vụ đồng kênh trong các khu vực khác, hạn chế việc triển khai dịch vụDABcông suất cao hoặc giảm hiệu quả sử dụng lại phổ Do đó, việc sử dụng máy phátlấp đầy khoảng trống góp phần bảo tồn phổ Các bộ đệm khoảng trống khôngphảiđượcđồngbộhóachínhxác vềthờigianvớicácbộtruyềnkháctrongSFN.

Bộ đệm khoảng trống chỉ đơn giản là khuếch đại tín hiệu DAB thu được Để đạtđược hiệu suất, tín hiệu thu được chuyển đổi xuống IF hoặc thậm chí băng tần cơsở cho điều hòa tín hiệu trước khi được đảo ngược lần nữa để khuếch đại và lọclần cuối Việc khử và điều chế lại để cải thiện tín hiệu không được thực hiệntrong bộ đệm khoảng trống vì độ trễ xử lý có trong hệ thống DAB, nghĩa là tínhiệu được truyền lại sẽ nằm ngoài khoảng bảo vệ bất kể chế độ DAB đã chọn.Khi khoảng cách lấp đầy, phải đảm bảo các ăng ten phát và thu được tách đủ đểtránh các phản hồi không mong muốn và các hiệu ứng chặn Nói chung, sự cáchly cần thiết giữa ăngten thu và ăngten phát sẽ xác định giới hạn trên của độ lợikhuếchđại.ỞtầnsốcaohơnnhưL-

MáyphátDAB

Hình2.14.Sơđồ khốicủamáyphát DAB Ăngten

Tínhiệu đầu ra ETItừ bộ ghépkênhtổng hợpđược chuyển đếnb ộ p h á t q u a DAB mạng lưới phân phối Tại đầu vào của máy phát, tín hiệu được đệm và độtrễ chính xác được đưa vào để đồng bộ hóa SFN kịp thời Sau khi mã hóaCOFDM tín hiệu đầu ra của băng tần cơ sở của bộm ã h ó a C O F D M c h ị u t h ê m tín hiệu xử lý để xử lý trước biến dạng phi tuyến tính hoặc thao tác yếu tố đỉnhtrước khi nóchuyển đổi từ số sangtương tự.Sau khi chuyển đổi sangm i ề n tương tự, tín hiệu được chuyển đổi thành tần số vô tuyến Cuối cùng tín hiệu RFlà được khuếch đại và lọc để đáp ứng các mặt nạ quang phổ liên quan trước khiđượcbứcxạ. Điều chế Bộ điều chế

IQvàDAC ChuyểnđổiRF Khuếch đại vàlọcETI1

Bộ điều khiển hệthống Nguồn cấp

DI Điều chế IQ Điều chế OFDM

Hình2.15.Sơ đồ khốicủa bộ điềuchếCOFDM

BộđiềuchếCOFDMthườngkhôngchỉchứaphầnxửlý tínhiệuDAB mà còn là giai đoạn đầu vào để xử lý các tín hiệu ETI và chèn độ trễ tín hiệu Tínhiệu đầu ra của bộ điều chế là DIQ tín hiệu băng tần cơ sở

[9] hoặc tín hiệu RF ởIF hoặc RF thuận tiện nếu có bộ điều chế I/Q, tín hiệu các khối xử lý của bộ điềuchế COFDM Vì tín hiệu ETI được truyền ở định dạng HDB3 nên cũng đượcchuyển đổi sang mức TTL trong giai đoạn đầu vào Nếu bộ điều chế có hai đầuvàođ ể c h o p h é p c á c m ạ ng d ư t h ừ a đườn g d ẫ n p h â n p h ố i , c ả h a i đầuv à o đ ề u được giám sát chất lượng tín hiệu trong giai đoạn này của bộ điều biến và lựachọn một trong hai tín hiệu đầu vào để xử lýthêm.Trong phần bùt r ễ t í n h i ệ u đầu vào bị trễ trong phạm vi bằng không đôi khi hơn 1 giây, thường ở các bước488ns (488ns thuận tiện có sẵn trong hệ thống vì chúng là khoảng thời gian củatín hiệu ETI được phân phối tại tốc độ 2.048Mbit/s) Để bù trễ động, dấu thờigiancủaETI(NI)hoặcETI (NA)đượcđánhgiábằngcáchsửdụngtínhiệu 1pps từ máy thu GPS làm tham chiếu thời gian Thông tin để bù trễ tĩnh tự độngđượctruyền t r o n g M N S C c ủ a ETI Đ ộ t r ễ n ày đ ư ợc g ọi l à đ ột r ễ bù c ủ a m á y phát và được đặt cho từng bộ phát riêng lẻ bằng cách sử dụng Id bộ mã hóa duynhất Người dùng cũng đặt độ trễ điều chỉnh riêng cho từng đầu vào được thamchiếu như bù trễ thủ công, sự kết hợp của các phương pháp trì hoãn khác nhau cóthể bồi thường Khối mã hóa kênh thực hiện tất cả các mã hóa cần thiết để đạtđược mức độ mạnh mẽ của tín hiệu và cho phép sửa lỗi trong trường hợp đườngtruyền kém Phân tán năng lượng, mã hóa tích hợp, thời gian MSC xen kẽ, ghépkênhMSC,ghépkênhkhungtruyềnvàtầnsốxenkẽđượcthựchiệntrongkhối

Bùtrễ Khốiđầu vào này Trong khối điều chế OFDM, dòng bit đầu ra từ mã hóa kênh khối được ánhxạ tới các ký hiệu DQPSK (Differential Quadrical Phase Shift Keying), trước khithực hiện hiệu chỉnh trước x /sin x cho quá trình chuyển đổi kỹ thuật số sangtươngtự.CuốicùnglàIFFTvớithếhệcủabiểutượngthamchiếupha,TIIbảov ệ được thực hiện để tạo ra tín hiệu dải cơ sở DIQ Tín hiệu dải cơ sở DIQ đượcsử dụng để thực hiện xử lý tín hiệu tiếp theo như điều chỉnh trước phi tuyến tínhhoặc thao tác yếu tố đỉnh Để hoàn thành COFDM cần có bộ điều chế, bộ điềukhiểnhệthống,nguồnđiệnvàbộđiềuchếI/Qđượchợpnhất.

2.4.2 Chuyểnđổisốsangtươngtự Đầu ra từ quá trình xử lý kỹ thuật số là đầu vào để xử lý tương tự trongmáy phát, về danh nghĩa là tín hiệu DIQ Tiêu chuẩn này chỉ định độ phân giảicho tín hiệu I và Q là 8bit và tỷ lệ '' clip-to-RMS '' cho những tín hiệu 12dB. Đặcđiểm này nhằm cho phép kỹ thuật số và tương tự các phần từ các nhà sản xuấtkhác nhau để làm việc cùng nhau Tuy nhiên, nhiều nhà sản xuất cung cấp cả haiphầnvànộibộsửdụngcáccàiđặthơikhácnhau.BộphátchothấycácchuỗiIvà Q của băng tần cơ sở riêng lẻ, mỗi bộ lọc bao gồm DAC, băng tần cơ sở, sauđó là chuyển đổi lên thành tần số, khuếch đại, lọc băng thông Theo cách sắp xếpnày, điều quan trọng là DAC, các đường dẫn lọc, chuyển đổi cho tín hiệu I và Qkhớp nhau, trong biên độ và pha, trên băng thông của tín hiệu

I và Q của bănggốc Sự mất cân bằng sẽ dẫn đến sự biến dạng của tín hiệu RF, dẫn đến các thànhphầntrongbăngbổsungsẽlàmtăngtầng nhiễutrong băng,độchínhxá cphacủa pha trong, vuông góc tín hiệu dao động cục bộ và độ tuyến tính của bộ trộnchuyển đổi Bộ dao độngcục bộ, ở tần số trungt â m c ủ a t í n h i ệ u D A B , đ ư ợ c dungnạpvìvịtrísóngmangnàykhôngđượcđiềuchế.Hầuhếtcáctriể nkhaiban đầu của bộ truyền DAB đều sử dụng phương pháp này và với căn chỉnh cẩnthận kết quả rất tốt có thể đạt được Một trong những lợi thế của cách tiếp cận làcác máy phát ở Băng tần III được thực hiện bằng một chuyển đổi duy nhất đếntần số, tránh sự cần thiết của các IF yêu cầu lọc Một kỹ thuật thay thế, trong đóchuyển đổi lên IF thấp được thực hiện trong miền kỹ thuật số Đây cũng là phổbiến,tránhsựcầnthiếtcủacácbộlọcvàDACkết hợpchặtchẽ.Ngoài ra,cóthể đạt được cầu phương bộ dao động cục bộ (LO) chính xác cao và loại bỏ đột pháLO Một yếu tố nữa cần được tính đến là độ tinh khiết phổ của bộ dao động đượcsử dụng trong máy phát, thường được biểu thị dưới dạng nhiễu pha một dải biên.Hệthống OFDM chịu được nhiễu pha ở một mứcđ ộ n à o đ ó , n h ư n g v ư ợ t q u á giới hạn nhất định bị ảnh hưởng xấu Tác động đầu tiên chủ yếu là do nhiễu phadaođộngởcáchiệusốtầnsốbằng,hoặclớnhơn,khoảngcáchsóngmangcủa hệthốngOFDM.MáyphátDABvớiđầuvàodảinềnDIQnhiễuphagâyrasựrò rỉ của các hạt tải điện vào nhau Các nhà cung cấp dịch vụ không còn thực sựtrực giao, gây ra một lượng nhỏ nhiễu cho nhau Do đó hiện tượng này thườngđược gọi là ''giao thoa giữa sóng mang''. Hiệu ứng thứ hai chủ yếu là do nhiễupha dao động ở tần số hiệu số ít hơn hơn khoảng cách sóng mang Bởi vì dữ liệuđược thực hiện bởi những thay đổi trong giai đoạn giữa các biểu tượng liên tiếp,nhiễu pha gây ra giảm tín hiệu Hiệuứ n g n à y t h ư ờ n g đ ư ợ c g ọ i l à ' ' l ỗ i p h a chung'', vì ảnh hưởng đến tất cả các sóng mang như nhau Ảnh hưởng của nhiễuphadaođộngtrong hệthống OFDMđượcphântích chi tiếtchocácđặc điểmcủa bộ dao động riêng lẻ sử dụng các hàm trọng số [23], nhưng cho các mục đíchthực tế, lỗi pha phổ biến thường là hiệu ứng chi phối trong DAB các hệ thống.Thực hành kỹ thuật tốt đòi hỏi sự suy giảm tín hiệu thành nhiễu do máy phát từnhững hiệu ứng này được giảm thiểu và một quy tắc chung là tiếng ồn pha khôngđượclớnhơn60dBc/Hzởđộlệch25%củakhoảngcáchsóng mang[11].

Nhưđãlưuýởt rên, cầnphảichuyểnđổi ngượcnếuc ác tínhiệu đòng pha và vương pha phương thành RF Điều này áp dụng cho một số Band III triểnkhai máy phát, nếu không phải là tất cả các triển khai băng tần L Các cân nhắcđược thảo luận ở trên áp dụng như nhau đối với quá trình chuyển đổi, bao gồmtuyến tính của bộ trộn, độ tinh khiết phổ của bộ dao động, đáp ứng tần số của bộlọcbăngthôngđượcsửdụngđểloạibỏcácsảnphẩmhìnhảnhvàđộtpháLO.

2.4.4 Khuếchđạivàlọc Đến bộkhếch đạicôngsu ất Điều chếIQ DAC Bộ lọc thôngthấp

Hình2.16.S ơ đồ khốicủamáyphátDAB sử dụngIF

Nguyên tắc ứng dụng của các sản phẩm RF bức xạ số cả trong băngthông của chính tín hiệu COFDM và cả trong các kênh lân cận Việc kiểm soátcácsản phẩm nằm ngoài dải tần làrất quantrọng vì mức độ củac h ú n g ả n h hưởng đến hiệu suất của các tín hiệu khác trong kênh lân cận Các sản phẩmxuyên điều chế trong băng được ẩn bởi chính tín hiệu COFDM, nhưng mức củahọ thường cao hơn khoảng 3dB so với chiều cao vai của dải ngoài sản phẩm liềnkề quần thể Các sản phẩm này hạn chế hiệu suất của quá trình truyền DAB, vìchúngđạidiệncho''tầngnhiễu''khôngthểđượcloạibỏtrongmáythu.Theo đó, máy phát được thiết kế để đảm bảo rằng trong băng tần đủ thấp để ảnh hưởngcủa nó đến hiệu suất hệ thống là tối thiểu Sau khi chọn mức „„sàn‟‟ trong dảichấp nhận được, một mức tương tự của các sản phẩm ngoài dải sẽ được tạo ra.Tuy nhiên, để đảm bảo sử dụng phổ tần hiệu quả, Các tiêu chuẩn khác yêu cầumức phát xạ ngoài dải thấp hơn nhiều bởi máy phát chỉ đạt được điều này bằngcách lọc băng thông bên ngoài Các yêu cầu về độ suy giảm của bộ lọc phụ thuộcvào mức độ ngoài dải phát xạ ở đầu ra của bộ khuếch đại, trên tuyến tính của bộkhuếch đại và các giai đoạn trước Do đó, một trong những quyết định thiết kếchính trong máy phát DAB là sự cân bằng giữa hiệu suất bộ lọc và bộ khuếch đạiđộ tuyến tính Các bộ khuếch đại hiệu quả nhất có xu hướng phi tuyến tính caokhông phù hợp cho DAB Ngược lại, các bộ khuếch đại tuyến tính cao có xuhướng không hiệu quả Hầu hết máy phát DAB được thiết kế để bộ khuếch đạicông suấtcuốicùngchiếmưuthế1,536 MHz.

FFT Đầu cuối sốADC

Máy thuDAB

Tín hiệu thu được từ ăng-ten được xử lý ở đầu cuối tần số vô tuyến (RF),được lọc và trộn với tần số trung gian hoặc trực tiếp với dải cơ sở phức tạp. Cáctín hiệu được chuyển đổi sang số bằng các bộ chuyển đổi ADC, được xử lý thêmtrong giao diện kỹ thuật số Tín hiệu này được giải điều chế OFDM bằng cách ápdụng FFT Sau đó, mỗi sóng mang được giải điều chế khử xen kẽ trong thời gianCuối cùng, tín hiệu là Viterbi được giải mã, để giảm thiểu lỗi dư do lỗi đườngtruyền Sau bộ giải mã Viterbi, nguồn dữ liệu được mã hóa, như các dịch vụ âmthanh, dữ liệu và thông tin FIC, có sẵn cho tiếp tục xử lý Kênh phụ âm thanh đãchọn được giải mã bởi bộ giải mã âm thanh, trong khi một luồng dữ liệu đượcchuyển đến một bộ giải mã bên ngoài thông qua giao diện dữ liệu máy thuhoặccácgiaodiệnkhác.

Xử lý băng gốc số là xử lý tín hiệu trực tiếp sau khi số hóa tín hiệu IFbằng ADC cho đến khi dữ liệu được mãh ó a n g u ồ n s a u k h i g i ả i m ã V i t e r b i Trong hệ thống DAB, xử lý băng tần cơ sở gồm các bước xử lý sau: Tạo ra tínhiệu băng tần phức tạp, giải điều chế OFDM, kết hợp với bù tần số của tín hiệubăng tần cơ sở, giải điều chế các sóng mang được điều chế

DQPSK, thời gian vàtầnsốkhửxenkẽ,giảimãkênhbằngthuậttoánViterbi,đồngbộvềthờigian, tầnsốvàpha.

Bộgiảimã Giải điều chếDQPSK Xen kẽDA

Bộ giải mã âmthanh Đầu cuốiRF

Giải điều chế OFDM Quyết định mềm

Giải điều chế OFDM được thực hiện bằng cách áp dụng FFT để tính toáncác biên độ phức tạp của các sóng mang trong phổ DAB Các biên độ này chứathông tin của dữ liệu được điều chế bằng điều chế DQPSK, giải điều chế OFDMnhằm đồng bộ hóatheocácchế độtruyền DAB khác nhauI– IV. Đượct h ự c hiện rất hiệu quả bởi thuật toán Radix-2 FFT sử dụng điều khiển đơn giản của bộFFT.Đểđốiphóvớiđộ lệch tầnsốxảy ra củatínhiệubăngtần,cầncóAFC.

Giải điều chế vi sai của các sóng mang được sử dụng thực hiện bằng cácháp dụng nhân phức với biên độ liên hợp phức được lưu trữ Quá trình này đượcthực hiện bằng cách sử dụng tham chiếu pha ký hiệu (TFPR) Hình 2.19a giớithiệutổng quan về thuật toánc á c b ư ớ c x ử l ý , c h ỉ r a đ ộ r ộ n g t ừ đ i ể n h ì n h g ặ p phải trong triển khai phần cứng Tham số s được sử dụng để điều chỉnh đườngđặctínhchophùhợpvớithựctếmứctínhiệutrong chuỗimáy thu. ẻ,Qˆ

2 x4bit a) sơđồkhối b) ánh xạ quyết định mềmHình2.18Giảiđiều chếvisai

2.5.4 GiảimãViterbi Để chống lại các lỗi do biến dạng kênh, DAB sử dụng một lỗ thủng mãchập RCPC với độ dài ràng buộc 7 Mã mẹ được đánh thủng để có được mộtphạmvitốcđộmã,đểđiềuchỉnhtầmquantrọngcủacácbitthôngtinđốivớ icác đặc điểm của kênh Để giải mã những mã này, thuật toán Viterbi được sửdụng [22], cung cấp hiệu suất tốt nhất theo mức tối đa Đầu vào cho bộ giải mãViterbilàcácbitđượcquyếtđịnhcứng,đólà„„0‟‟hoặc„„1‟‟.Hiệusuấttốthơn(cảithiện 2,6dB)làđạtđượcnếuđộkhôngđảmbảocủađầuvàođượcbộgiảimã Viterbi sử dụng các giá trị trung gian Hiệu suất tối ưu này đạt được khi mỗigiá trị đầu vào được biểu diễn bằng một số 16bit Tuy nhiên, sự suy giảm vẫnkhông đáng kể nếu số lượng bit giảm xuống còn 4bit Việc khử xáo trộn phân tánnănglượnglàmộtnhiệmvụkhác dễ dàngđược giaochomô-đungiảim ã Viterbi BER trên kênh ước tính bằng cách mã hóa lại chuỗi đã giải mã hoặc mộttập hợp con của chuỗi và so sánh chuỗi này với luồng bit thu được Điều nàyđượcsửdụnglàmthông tinđộ tincậybổsung.

2.5.5 Đồngbộhóa Đồng bộ hóa bộ thu DAB được thực hiện theo một số bước: Đồng bộ hóakhunghoặc thời gian thô Đồng bộhóa tầnsốthô về độc h í n h x á c c ủ a s ó n g mang Đồng bộ hóa tầnsốvề độc h í n h x á c c ủ a s ó n g m a n g p h ụ Đ ồ n g b ộ h ó a thờigian.

Null của khungtruyềnDAB cungcấpcáchđơn giản vàmạnh hơnđ ể đồngbộ h ó a t h ờ i giant h ô , c ò n được g ọi l à k h u n g đ ồ n g bộ h ó a C ơ b ả n l à s ử dụng một biểu tượng có mức tín hiệu giảm mà được phát hiện bằng các phươngtiệnrấtđơngiản.Trongthựctế,ướctínhcôngsuấttrongthời gianngắ nđượctính toán, sau đó được sử dụng làm đầu vào cho bộ lọc phù hợp Bộ lọc này chỉđơn giản là cửa sổ hình chữ nhật với thời lượng theo độ dài Null Cuối cùng làmột bộ dò ngưỡng của khung DAB, có thể tính toán giá trị AGC để mở rộng tốiưu bên trong đường dẫn tín hiệu FFT sau Đồng bộ hóa tần số thô và mịn đượcthựchiệnbằngcáchsửdụngTFPRtrongmiềntầnsố,yêucầuđồngbộthờigian

Lượng tử hóa nghịch đảo

Bộ tách kênh và phát hiện lỗi

Bộ đệm dòng bit thô đủ chính xác Tần số hiệu số được tính bằng cách sử dụng các chuỗi CAZACkhác nhau bên trong TFPR Các chuỗi này cung cấp theo dõi phạm vi của AFCkhoảng+32nhàcungcấpdịchvụ.Đâylàmộtgiátrịđủlớnđểđốiphóvớicácbộ dao động tham chiếu giá rẻ được sử dụng trong giao diện RF Đồng bộ hóathời gian được thực hiện bằng cách tính toán đáp ứng xung kênh dựa trên TFPRthực nhận được và kýTFPR chỉ định được lưutrữ trongmáyt h u T ấ t c ả c á c bước được mô tả đều có sự cải tiến về thuật toán và các thông số phản ánh củanhà sản xuất máy thu Vì vậy, đồng bộ hóa được thực hiện trong phần mềm trênbộxửlýtínhiệusố (DSP).

Sơ đồ mã hóa âm thanh được sử dụng trong DAB là MPEG-1, MPEG- 2LớpII, Cáctiêu chuẩnđ ã đượcmởrộng đểcungc ấpthê m thôngtinc ho việ c phát hiện các lỗi truyền trong của luồng bit có độ nhạy lỗi cao nhất, rất hữu íchđốivớilỗi.Hơnnữa,hệthốngcungcấpmộtcơchếđểgiảmđộngphạmvicủatín hiệu âm thanh được giải mã tại máy thu, đặc biệt là khi bị nhiễu môi trườngnhư xe cộ Bộ giải mã âm thanh DAB dựa trên bộ giải mã MPEG-1 và MPEG-2Layer II, nhưng được tính toán sử dụng thông tin trạng thái lỗi của luồng bit âmthanh như ISO-CRC, SCF-CRC cần thiết cho một lỗi mạnh Bộ giải mã sẽ giảimã dải động thông tin kiểm soát (DRC) Tuy nhiên, các phần mở rộng của DABcho MPEG tiêu chuẩn khung âm thanh thông tin tiêu đề, thông tin bên dữ liệu,mẫudảiphụ,thôngtinpháthiệnlỗivàdữliệubổsungliênquanmậtthiếtđế nâmthanh,nhưPADvàX-

PAD.Thứnhất,tiêuđềđượcgiảimã,thôngtinnhưtốc độ bit, chế độ âm thanh được trích xuất.

Dựa trên thông tin này, bảng đượcchọnlàcầnthiếtđểgiảithíchthôngtinmộtcáchchínhxác.Thôngtincóchứ a định lượng được sử dụng trong bộ mã hóa và hệ số tỷ lệ đã được sử dụng đểchuẩn hóa cho từng dải con Trong mã hóa âm thanh MPEG Lớp II, tín hiệu âmthanh được chuyển đổi thành miền tần số, được phân tách thành 32 dải con cáchđềunhau.Cáctáitạo32mẫudảicontrongmiềntầnsốđượcchuyểnđổithàn h32 mẫu liên tiếp của một kênh trong miền thời gian, áp dụng 32- điểm IMDCTtheo sau là quá trình mở cửa sổ Cuối cùng, tín hiệu âm thanh được chuyển sangbộ chuyển đổi (DAC) bằng giao thức I2S Do đó, tồn tại một số thuật toán cungcấphiệuquảhơngiảiphápvềcácphéptoánnhânvàcộng.

Cácgiaodiện ứngdụngtrongbộthutruyềnthanhsố

Mạch giao diện thẻ USIM đáp ứng các yêu cầu về giao diện SIM ETSI vàIMT-2000, cả 1.8V và Thẻ USIM 3.0V EC21 hỗ trợ cắm nóng thẻ USIM quachân USIM_PRESENCE, hỗ trợ cấp độ thấp và cấp độ cao tính năng dò tìm, bịtắttheo mặcđịnh.

Hình2.21.Mạch thamchiếucủađầunốiUSIM6chân Để nâng cao độ tin cậy và tính khả dụng của thẻ USIM trong ứng dụngcần Giữ bố cục của thẻ USIM càng gần mô-đun càng tốt Đảm bảo độ dài củadấu vết nhỏ hơn 200mm Giữ tín hiệu thẻ USIM tránh xa sự liên kết RF vàVBAT Đảm bảomặtđất giữamô-đun vàđầunối USIM ngắnvàr ộ n g G i ữ chiều rộng của cách đất và USIM_VDD không nhỏ hơn 0,5mm để duy trì cùngmột thế điện Để tránh nói chuyện chéo giữa USIM_DATA và USIM_CLK, hãygiữ chúng cách xa nhau và che chắn chúng bằng mặt đất bao quanh Để cung cấpkhả năng bảo vệ ESD tốt, nên thêm TVS có điện dung ký sinh không được nhiềuhơn 50pF Các điện trở 22ohm nên được thêm nối tiếp giữa các mô-đun và thẻUSIMđển gă n c h ặ n việc t r u y ề n gi ả E M I và nâ ng c a o E S D s ự b ảo v ệ C á c t ụ điện 33pF được sử dụng để lọc nhiễu của GSM900 Điện trở kéo lên trên đườngUSIM_DATA có thể cải thiện khả năng chống nhiễu khi theo dõi bố cục dài,trườnghợpnhạycảmđượcápdụng,vàphảiđượcđặt gầnvớiđầunốiUSIM.

EC21 chứa một bộ thu phát Universal Serial Bus (USB) tích hợp tươngthích với USB 2.0 đặc điểm kỹ thuật và hỗ trợ các chế độ tốc độ cao (480Mbps),tốc độ đầy đủ (12Mbps) Giao diện USB là được sử dụng cho lệnh

AT, truyền dữliệu,đầuracáccâuGNSSNMEA,gỡ lỗiphầnmềmvàphầnsụnnâng cấp.

Hình2.22.Mạch thamchiếucủa ứngdụng USB Để đáp ứng tính toàn vẹn của tín hiệu đường dữ liệu USB, các thành phầnR1, R2, R3 và R4 phải được đặt gần mô-đun, và sau đó các điện trở này phảiđược đặt gần nhau Các đoạn gốc phụ của dấu vết phải càng ngắn càng tốt. Đểđảm bảo thiết kế giao diện USB tương ứng với thông số kỹ thuật USB 2.0, phảituân thủ với các nguyên tắc sau Định tuyến các dấu vết tín hiệu USB dưới dạngcác cặp vi sai với tổng tiếp đất Trở kháng của dấu vết vi phân USB là 90 ohm.Không định tuyến dấu vết tín hiệu dưới các tinh thể, bộ dao động, thiết bị từ tínhhoặc dấu vết tín hiệu RF Định tuyến các dấu vết vi sai USB ở lớp bên trong vớitấm chắn mặt đất không chỉ ở phía trên và các lớp thấp hơn mà còn cả bên phảivà bên trái Thông thường, giá trị điện dung phải nhỏ hơn 2pF Giữ các thànhphần ESDcànggầnđầunốiUSBcàngtốt

Mô-đun cung cấp hai giao diện UART: giao diện UART chính và giaodiện UART gỡ lỗi Giao diện UART chính hỗ trợ 9600, 19200, 38400,57600,115200, 230400, 460800, 921600bps tốc độ truyền và mặc định là115200bps.Giao diện này được sử dụng để truyền dữ liệu và AT giao tiếp Giao diện gỡ lỗiUART hỗ trợ tốc độ truyền 115200bps, được sử dụng cho bảng điều khiển Linuxvànhậtkýđầura.

EC21 cung cấp một giao diện kỹ thuật số điều chế mã xung (PCM) chothiết kế âm thanh, hỗ trợ các chế độ sau: Chế độ chính (đồng bộ ngắn, hoạt độngnhư cả chính và phụ) Chế độphụt r ợ ( đ ồ n g b ộ h ó a l â u , c h ỉ h o ạ t đ ộ n g n h ư chính) Ở chế độ chính, dữ liệu được lấy mẫu trên cạnh xuống của PCM_CLK vàđược truyền khi tăng cạnh; cạnh xuống PCM_SYNC đại diện cho MSB Trongchế độ này, PCM_CLK hỗ trợ 128, 256, 512, 1024 và 2048kHz cho các codecgiọng nói khác nhau.Trongchế độ phụtrợ,dữliệu đượclấy mẫutrênc ạ n h xuốngcủaPCM_CLKvàtruyềntrênđườngtăngcạnh;trongkhicạnhlê nPCM_SYNC đại diện choM S B T r o n g c h ế đ ộ n à y , g i a o d i ệ n P C M h o ạ t đ ộ n g với 128kHz PCM_CLK và chỉ PCM_SYNC 8kHz, 50% chu kỳ nhiệm vụ EC21hỗ trợ 8-bit A-law và μs-law, cũng như các định dạng dữ liệu tuyến tính 16- bit.Cácsốliệusauđâychothấymốiquanhệthờigiancủachếđộchínhvới8kHz

PCM_SYNC,2048kHzPCM_CLK,cũngnhưphụtrợmốiquanhệ thờigiancủachếđộvới8kHzPCM_SYNC,128kHzPCM_CLK

Hình2.26.Thờigianchế độ phụ trợ

Hình2.27.Mạch tham chiếu củaứngdụngPCMvớibộgiảimã âmthanh

Cácc h â n c h ỉ b á o m ạ n g đ ư ợ c s ử d ụ n g đ ể đ i ề u k h i ể n đ è n L E D c h ỉ b á o trạngtháimạng.Mô-đuncung cấphaichânlàNET_MODEvàNET_STATUS.

EC21 bao gồm một ăng-ten chính, một ăng-ten phân tập Rx được sử dụngđể chống rơi tín hiệu do chuyển động tốc độ cao và hiệu ứng đa đường, và ăngtenGNSS.Ăngtengiaodiệncótrởkháng50ohm.

Kếtluận chương 2

Trong chương nay, đã tập trung giới thiệu một số sơ đồ khối, các khốichính và chức năng nhiệm vụ trong máy phát và máy thu trong hệ thống truyềnthanh số Giới thiệu các tính năng và ưu điểm của các mô hình lan truyền sóng,sự ảnh hưởng của máy phát xa, các ưu điểm của kỹ thuật truyền mạng đơn tầnSFN, các tính năng đóng gói, sự đồng bộ hóa và giải mã các tín hiệu âm thanhtrong truyền thanh số Đây là những vấn đề cơ bản nhất để tiến tới xây dựng mộthệ thống truyền thanh số hiện đại trong nền tảng sóng 3G, 4G, internet như hiệnnay Nhằm đáp ứng nhu cầu thưởng thức của người dân và công tác tuyên truyềncủa các ngành, cá cấp Qua đó, đưa ra giải pháp ứng dụng truyền thanh số tronghạ tầng của hệ thống viễn thông, đảm bảo cho công tác bảo mật thông tin trongtruyền thanh số,hướng đến nâng cao chất lượng truyền thanh số ở cơ sở, khắcphục những nhược điểm của các hệ thống truyền thanh thông thường hiện nay.Đâylànộidung chínhsẽđượcgiớithiệu trongphầnchương3củaluậnvăn này. Ăng ten đầu thu vệ Đầu thu vệ tinh (thu tín hiệu chương trình Đài Tiếng nói Việt Nam)

Micro (phục vụ cho đọc tin tức hàng ngày)

Máy tăng âm truyền thanh

ALPHACOMM Khu dân cư Đầu cassette (thu

Kháiquáthệthốngtruyềnthanhcơsở

Hệthốngt r u y ề n t h a n h c ơ s ở l à p h ư ơ n g t i ệ n t u y ê n t r u y ề n h ữ u h i ệ u của địa phương, là cầu nối giữa Đảng, Nhà nước, chính quyền với nhân dân, làcôngcụtrực tiếp của Đảng,chínhquyền địa phươngtrongcôngt á c c h ỉ đ ạ o , quản lý, điều hành để phát triển kinh tế, xã hội, đảm bảo công tác an ninh chínhtrị và quốc phòng tại địa phương [3] Đài truyền thanh cơ sở cấp huyện, thị xã làcơ quan cónhiệmvụquảnlývàthựcthi.

Trong thời đại bùng nổ truyền thông đap h ư ơ n g t i ệ n , c á c h ệ t h ố n g đ à i truyềnthanhcơsởvẫnpháthuyhiệuquả,đóngvaitròlàkênhcungcấpthôn gtinchínhthống,thiếtthựcchongườidân,nhấtlàngườidânởcácxãmiềnnúi,xã đảo Hệ thống đài truyền thanh cơ sở có những ưu thế riêng như: loa được đặtgần khu dân cư, khu vực sản xuất nên người dân vừa làm vừa theo dõi thông tinliên quan trực tiếp đến địa phương Những thời điểm như bão lũ, hạn hán, mùagặt, mùa tựu trường, khám tuyển nghĩa vụ quân sự, hay thông tin đột xuất về lịchtiêm chủng, tình hình dịch bệnh… thì hệ thống truyền thanh cơ sở càng phát huyđượctácdụng,thôngtinnhanhnhấtđếnvớingườidân.Hệthốngtruyềnthan hcơ sở từ lâu đã trở thành món ăn tinh thần quen thuộc trong đời sống hàng ngàycủa người dân địa phương Đó là công cụ tuyên truyền hiệu quả các chủ trươngđường lốicủa ĐảngvàNhànước,cungcấpkịpthời nhữngthông tinvề tìnhhình chính trị, kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng Đặc biệt, hệ thống truyền thanh cơsở có đóng góp rất lớn trong việc tuyên truyền của chương trình xây dựng nôngthôn mớihiệnnay Đầuthuvệtinh(thutínhiệuchươ ng trình Đài Tiếng nóiViệt Nam) Máytăngâmtruyền thanhALPHACOMM

Cáp dẫn tínhiệu FM Ăng ten phát tínhiệu FM Các cụm thu FMkhôngdây Đầu cassette

Cột ăng ten pháttínhiệuFM Khudâncư

Micro (phục vụ chođọc tin tức hàngngày)

Hình3.2.Hệ thốngtruyền thanhvô tuyến

Giảiphápthựchiện(Ưngdụnghệthốngtruyềnthanhmobifonevàohệ thốngtruyềnthanhcơsở)

Ưngdụnghệthống truyềnthanh mobifonevàohệthốngtruyền thanh cơsở[31]

Hiện nay trên thế giới đang có rất nhiều công nghệ truyền thanh số dựa trêncác tiêu chuẩn khác nhau Trong khi đó, Na Uy đã hoàn tất việc chuyển đổi sangsử dụng công nghệ truyền thanh số theo tiêu chuẩn DAB, là nước đầu tiên trênthế giới "khai tử" hệ thống truyền thanh FM quốc gia Trong đó có một số nướcnhư Australia, Trung Quốc,Đức, Singapore, Thuỵ Sỹ đã triển khai chính thứcdịch vụ và cho kết quả tốt,được người dùng đánh giá cao[ 2 8 ] C ò n t ạ i V i ệ t Nam, Đài tiếng nóiViệt Nam (VOV) phối hợp với Hiệp hội Truyền thanh-Truyền hình châu Á -Thái Bình Dương (ABU) thực hiện hội thảo “Truyền thanhsốvàtrìnhdiễncôngnghệDAB+”.Quanghiêncứuvàtìmhiểutrênthịtrườ ngcó rất nhiều nhà cung cấp thiết bị truyền thanh số thông minh, nhưng với thiết bịtruyền thanh số thông minh của mobifone đã được BộT h ô n g t i n v à T r u y ề n thông cấp giấy chứng nhận đạt chuẩn công nghệ và cho lưu hành, hệ thống đangdùngtầngsố2.600Mhztươngứngvớisóng4Gphùhợpvớitốcđộtruyềnsóng và nhu cầu quy hoạch chung của Bộ Thông tin và Truyền thông Đảm bảo khôngthay thế tránh lãng phí theo yêu cầu của Cục Thông tin cơ sở tại Công văn4455/TTCS-TTTH ngày 20/5/2020 về việc xây dựng đài truyền thanh ứng dựngcông nghệ thông tin – viễn thông Vì vậy, hiện nay hệ thống truyền thanh số củamobifoneđãđượcmộtsốtỉnh,thànhtrongcảnướcđưavàosửdụngvàcótínhổn định rất tốt, đảm bảo cho công tác tuyên truyền của Đảng và Nhà nước trongthời đại cuộc công nghiệp cánh mạng lần thứ 4 Do đó, tôi chọn hệ thống truyềnthanh thanh số của mobifone để nghiên cứu và đưa ra giải pháp nâng cao hệthống truyềnthanhở cơ sở.

Xây dựng hệ thống truyền thanh số ứng dụng CNTT-VT, thiết bị thu tínhiệu từ một hệ thống biên tập thông tin thông qua kết nối mạng viễn thông hoặcinternet Ngoài ra, thiết bị vẫn kết nối được với hệ thống truyềnt h a n h

F M c ủ a đàihuyện,đàitỉnh,ĐàiTiếngnóiViệtNam.Khimạngviễnthông,Inter netbịlỗi hệ thống không hoạt động được thì đài truyền thanh cơ sở vẫn có thể chuyểnsang hoạt động theo truyền thanh FM Tích hợp với hệ thống thông tin nguồn vàthu thập, tổng hợp, phân tích, quản lý dữ liệu đánh giá hiệu quả hoạt động thôngtin cơ sở để lấy nội dung hiển thị Các ứng dụng được thiết kế đơn giản, thuậntiện giúp người dân dễ dàng thao tác, cài đặt và truy cập.Việc truyền dẫn IP sửdụng công nghệ MQTT trong truyền thanh số có nhiều ưu điểm như: chất lượngâm thanht ố t h ơ n , d ễ g i á m s á t , c ó t h ể đ i ề u k h i ể n t ừ x a t ừ t r u n g t â m k i ể m s o á t , ứng dụng các phần mềm quản lý để tinh giản nhân lực.T í n h i ệ u â m t h a n h s a u khi được đóng gói thành các gói IP được chuyển đi tơi máy thu thông qua môitrường truyền dẫn là sóng 3G/4G, wifi, internet Từng cụm loa truyền thanh phảisử dụng SIM điện thoại như điện thoại di động.Truyền thanh IP sử dụng côngnghệMQTT manglạinhiều ưuđiểmhơnsovới truyền thanhFM.

Giảipháp kỹthuật

Thế giới đang chuyển hầu hết các hệ thống đa phương tiện như truyền hình,truyềnthanhsanghệthốngsố.Truyềnhìnhsốmặtđấttươngtựđãbịloạibỏvà

Hệ thống phần mềm IP-100DS

BS-P678IPBS-1036IP 172.16.8.203 172.16.8.204 172.16.8.206 TZ-4068IP

BS-1030B Mạng Tương tự thay bằng truyền hình số mặt đất DVB-T2 Kết quả cho thấy, chất lượng hìnhảnh, âm thanh cung cấp đến người dùng hơn hẳn so với công nghệ truyền hìnhmặt đất tương tự Giống như truyền hình, truyền thanh cũng theo xu hướng côngnghệ số Phương án số hóa truyền thanh theo công nghệ truyền dẫn IP sẽ là giảipháp hiệu quả trong thời gian tới Công nghệ IPl à c ô n g n g h ệ t r u y ề n d ẫ n t h ô n g tin số thông qua chuyển mạch gói; trong đó các thiết bị đầu cuối được định địachỉ hóa theo địa chỉ IP Tất cả các tín hiệu âm thanh được số hóa thành tệp tin vàđược chia thành nhiều gói IP và truyền đi đến máy thu Hiện trên thị trường cómột số nhà cung cấp đã đưa ra các sản phẩm về hệ thống truyền thanh số theocông nghệ IP như MobiFone, Viettel, Vina,… Đây là một giải pháp hiện đại, phùhợp với việc triển khai tại tỉnh, huyện, xã miền núi nơi có địa hình hiểm trở Ưuđiểm của các giải pháp này là chỉ cần có sóng viễn thông là lắp đặt và triển khaiđược một cách dễ dàng nhờ ứng dụng công nghệ MQTT trong việc truyền phátbản tin.

Hình3.3.Truyền thanh số theocôngnghệIP

Công nghệ MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) đã tồn tại tronghơn một thập kỷ, nhưng khi có sự ra đời của hệ thống IoT và M2M thì MQTTmới thật sự trởthành một giaot h ứ c p h ổ b i ế n , đ ư ợ c t h i ế t k ế c h ủ y ế u đ ể k ế t n ố i các thiết bị có nguồn cấp hạn chế trên các mạng băng thông thấp Từ đó côngnghệ MQTT nhanh chóng trở thành giao thức được ưu tiên nhất để kết nối cácthiết bị với hạ tầng đám mây MQTT có các tính năng rất độc đáo mà các giaothức khác không có được, vì đây là một giao thức gọn nhẹ, dễ dàng để thực hiệntrong phần mềm và nhanh chóng trong truyền dữ liệu, nó dựa trên kỹ thuật nhắntin Giaothức MQTT làm việctươngtự WhatsApp, các gói dữ liệuđ ư ợ c t h u nhỏ Do đó, được sử dụng trong mạng lưới không ổn định, sử dụng điện năngthấp Đây là một trong những tính năng đặc biệt làm cho giao thức này hoàn hảochoc á c ứ n g d ụ n g t r o n g h ệ t h ố n g I o T M Q T T c ó 1 S e r v e r ( g ọ i l à b r o k e r ) v à nhiều Client Các Client trao đổi thông tin (gọi là topic) với nhau thông quaServer.

Hình3.5.Mô hình công nghệMQTTtrongcácgiảipháp IOT

Client(kháchhàng):Tấtcảcácnhàxuấtbảnhoặcngườiđăngkýnàokếtnối với nhà môi giới tập trung qua mạng đều được coi là khách hàng Điều cầnlưu ý là cả nhà xuất bản và người đăng ký đều được gọi là khách hàng, vì họ kếtnối với dịch vụ tập trung, khách hàng có thể liên tục hoặc tạm thời Khách hàngliên tục duy trì một phiên với nhà môi giới trong khi khách hàng tạm thời khôngđượcnhàmôigiớitheodõi.Kháchhàngthườngkếtnốivớinhàmôigiớithôn g quathưviện(C,C++,Go,Java,C#,PHP,Python,Node.jsvà Arduino)vàSDK.Publish (Xuất bản): Là quá trình thiết bị gửi thông điệp tới người môi giới.Broker (Nhà môi giới): Đây là phần mềm nhận tất cả các tin nhắn từ các kháchhàng xuất bản gửi chúng đến các khách hàng đăng ký và được giữ kết nối với cáckhách hàng liên tục Tùy thuộc vào người triển khai để quyết định cách tạo lớpmôi giới có thể mở rộng Các nhà môi giới MQTT đã triển khai thương mại baogồm HiveMQ, Xively, AWS IoT và Loop Connection: MQTT được sử dụng bởicác máy khách dựa trên TCP/IP Cổng tiêu chuẩn được giới thiệu bởi các công tymôi giới năm 1883, không phải là một cổng an toàn Những nhà môi giới hỗ trợTLS/SSLthường sửdụngcổng 8883.Đểliênlạc antoàn, kháchhàngvàn hàmôi giới dựa vào chứng chỉ kỹ thuật số AWS IoT là một trong những triển khaian toàn của MQTT, yêu cầu khách hàng sử dụng chứng chỉ X.509 Message(Thông báo): Là dữ liệu mà một thiết bị nhận được khi đăng ký từ một chủ đềhoặc gửi “khi xuất bản” cho một chủ đề Topic (Chủ đề): Là điểm cuối mà kháchhàng kết nối với một chủ đềtrongM Q T T , h o ạ t đ ộ n g n h ư n ơ i p h â n p h ố i t r u n g tâm để xuất bản và đăng ký tin nhắn Trong MQTT, một chủ đề là một vị trí chonhà xuất bản và người đăng ký và được tạo ra khi chúng ta thiết lập kết nối vớinhà môi giới Chủ đề là các chuỗi phân cấp đơn giản, được mã hóa bằng UTF-8và phân cách bằng dấu gạch chéo Người đăng ký có thể chọn đăng ký một chủđề cụ thể hoặc tất cả các chủ đề phụ thông qua các ký tự đại diện Subscribe(Đăng ký):Lànơithiếtbịthựchiện đểtruyxuấtthôngbáo từngườimôigiới.

MQTTdựatrêncácmáykhách(client)vàmộtmáychủ(server),máychủlà người chịu trách nhiệm xử lý các yêu cầu của client về việc nhận hoặc gửi dữliệu giữa client và server với nhau. Máy chủ MQTT được gọi là một broker (nhàmôi giới) và client chỉ đơn giản là các thiết bị được kết nối Do đó, khi một thiếtbị(mộtclient)muốngửidữliệuchobroker,hoạtđộngnàyđượcgọilà“publish“.Kh imột thiết bịmuốnnhận dữliệutừ broker,hoạtđộngnày đượcgọilà“subscrib e”.

Ngoài ra, các client này có thể vừa xuất bản (publish) và vừa đăng ký(subscribe) các chủ đề Vì vậy, các nhà môi giới ở đây có nhiệm vụ xử lý cáchànhđộng x u ấ t b ản / đăng k ý với c á cc hủ đ ề mụ c t i ê u Nh ượ c điểmcủa g i ao thức nàylà các Client khôngt h ể t r a o đ ổ i t r ự c t i ế p v ớ i n h a u , t ố n t à i n g u y ê n Server để duy trì kết nối TCP khi có nhiều Client Hệ thống truyền thông thế hệmới dùng giao thức MQTT trên nền TCP (pha 1) hoặc

TLS (pha sau) Thiết bịthuộchệthốngtruyềnthanhthếhệmớiđóngvaitròlàClient(cóthểmởrộng lên thành Server trong tương lai nếu có nhu cầu kết nối HOST trực tiếp đến thiếtbị) Thiết bị nhận thông tin từ các cảm biến (DOOR, ENV, MOTION…) rồi gửivề MQTT broker bằng cách PUBLISH bản tin Thiết bị nhận cấu hình, lệnh điềukhiển (playback) bằng cách SUBCRIBE các topic Nội dung các bản tin tươngthích với SHUv3 Một điểm khác biệt quan trọng so với SHUv3 là việc lưu trữcác log của thiết bị: khi log được gửi về Server thành công thì sẽ bị xóa khỏi bộnhớcủathiếtbị.PhươngthứcápdụngMQTTthamkhảo[PL-C].

3.3.4 Phương thức client gửi dữ liệu xuống client khác thông qua brokerMQTT

+Kiểmsoáttruy cậpdựatrên IpAddress,ClientID,Tênngườidùng

Chương trình được dùng để giám sát và hỗ trợ việc gửi bản tin từ một clientmuốn gửidữliệuxuống clientkhácthôngquabroker MQTT.

ChươngtrìnhMQTTđượccàiđặthệđiềuhànhLinuxvớibảnCentOS6.6. Cót h ể download CentOStạiđịachỉ:https://www.centos.org/download/

+Chạy chương trình:Giaodiện chươngtrình nhưhìnhbêndưới:

Cấu hình một thiết bị trỏ về địa chỉ server cài đặt Broker với địa chỉ10.4.200.171 port 1883 ta sẽ được các kết quả giám sát trên giao diện Dashboardnhưbêndưới.

Kiểmsoáttruy cậpdựatrênIpAddress,ClientID,Tên ngườidùng

Hình3.13.Thiết lậpđẩybảntin Điền các thông số kết nối sau đó ấn Connect chọn Tab Media Điền nộidung bản tin và tên topic muốn đẩy đến thiết bị client cần nhận sau đó ấn MediaData2.

Hệthốngtruyềnthanhsốcủagiảipháp

Giảip h á p t r u y ề n t h a n h s ố t h ô n g m i n h n h ằ m g i ả i q u y ế t b à i t o á n t r u y ề n thông tin giữa chính quyền và người dân các địa phương, cung cấp thông tin hữuíchv ề l ợ i í c h , c h í n h s á c h , t h i ê n t a i , h ỏ a h o ạ n , t ì n h h u ố n g k h ẩ n c ấ p , v v G i ả i pháp được phát triển dựa trên nền tảng công nghệ 4.0 và triển khai trên hạ tầngđiệntoán đámmâynhằ mthayth ế vàkhắcphụchoàntoàn nhữngnhược đ iểmcủa truyền thanht r u y ề n t h ố n g c ó d â y h a y A M / F M n h ư C h i p h í đ ầ u t ư , v ậ n hành cao, không quản lý được thiết bị, phát sóng khó khăn, bất tiện, không lênlịchphát bảntin, nhiễusóng, chồngchéo sóng FM Với việc ứng dụngc ô n g nghệ IP để truyền, nhận bản tin, công nghệ IoT để quản lý các thiết bị truyềnthanh, công nghệ AI Text-to-speech để chuyển đổi văn bản thành bản tin phátsóng cùng nhiều công nghệ tiên tiến khác, giờ đây các địa phương có thể dễ dàngphátsóngthôngtintớingườidânbằngnhữngthiếtbịphổbiếnnhưđiệnthoạ i,

Truyền thanh tương tác 2 chiều

Các gói tin Gửi gói tin sau khi biên tập/ phê duyệt lên server tập trung

Quận/ Huyện Phát khẩn cấp Phát theo lịch Gói tin IP

Bản tin Gói tin IP

Thôn/ Xóm máy tính bảng, laptop, PC mọi lúc, mọi nơi Lợi ích của giải pháp: Truyền thanhsố trên nền tảng 3G/4G, internet, đảm bảo mỹ quan đô thị Ứng dụng công nghệIoT quản lý từng thiết bị truyền thanh số, đảm bảo thông tin luôn được thôngsuốt Khắc phục những nhược điểm của giải pháp truyền thống như: truyền tảithông tin chậm, không đặt được lịch phát, không thu thập được phản hồi 2 chiều,không mở rộng phát triển được theo công nghệ mới, chưa bắt kịp xu thế 4.0.Mang chính quyền và người dân đến gần nhau hơn Phát huy sức mạnh tập thể,hỗtrợkhaitháccácdịchvụ công trựctuyến,tiếp cận cácdịchvụthông minh.

Servertập trung (Hạ tầng cloud hoặc server vật lýtạicácđịaphương)

Hình3.17.Sơđồvậnhành hệthống truyền thanh sốtừ TWđến cơsở

UBND Quận/ Huyện Đài Phát thanh và Truyền hình Thành phố

UBND Phường/ Xã Đài truyền thanh Quận/ Huyện

Cài OBS Đài Truyền thanh Phường/ Xã Ăn ten SW Lọc Khếch đại

Khếch đại Trộn Phát hiện

Tín hiệu thu qua ăngten đi qua chuyển mạch ăngten qua bộ lọc (Filter) đểloại bỏ can nhiễu, sau dó tín hiệu được khuếch đại để tăng biên độ, đi qua bộghép hộ cảm (couple) để chia tín hiệu thành 2 tín hiệu cân bằng và đi vào IC RF,tín hiệu được khếch đại rồi đưa vào mạch trộn (mixer), đầu ra của mạch trôn tathu được tín hiệu trung tần, tín hiệu được đưa sang mạch tách sóng điều pha(detect) để lấy tín hiệu số RXQ và RXI đưa sang IC mã âm tần Audio IC mã âmtần tiếp tục giải mã sau đó tín hiệu được sang CPU để gỡ mã chống nghe nén vàtáchracáctínhiệuđiềukhiển,tínhiệuchoquaytrởlạiICâmtầnrồiđưaqua mạchđổiDACđểđổitínhiệusốsangtínhiệuAnaloglấytínhiệuâmtầnchorakhếchđạivàđ ưaraloa.

Quectel EC21 là mô-đun LTE loại 1 được tối ưu hóa đặc biệt cho các ứngdụng M2M (Machine To Machine) và IoT (Internet of Things) Mang lại hiệusuất nâng cao năng lượng, tốc độ tối ưu hóa M2M của đường xuống 10Mbit/s vàđườnglên5Mbit/s,đồngthờicókếtnốiLTEcôngsuấtthấp,trởnên lýtưở ngphù hợp với nhiềuứ n g d ụ n g I o T k h ô n g d ự a v à o k ế t n ố i t ố c đ ộ c a o n h ư n g v ẫ n yêu cầu tuổi thọ và độ tin cậy của mạng LTE EC21 tương thích với QuectelUMTS/HSPA+ UC20mô-đun và mô-đun LTE EC20 đa chế độtrongthiết bịnhỏ gọn và yếu tố hình thức thống nhất EC21 có 5 biến thể: EC21-V, EC21-A,EC21-E, EC21 – AUT và EC21-AUTL Đo đó, EC21 tương thích ngược với cácmạngE D G E v à G S M / G P R S h i ệ n c ó , d ễ d à n g d i c h u y ể n t ừ m ạ n g L

T E s a n g mạng 2G hoặc 3G Một tập hợp phong phú các giao thức Internet, giao diện tiêuchuẩn ngành và nhiều chức năng (trình điều khiển USB cho Windows XP,Windows Vista, Windows 7,Windows 8/8.1, Linux,Android/eCall)mởr ộ n g khả năng ứng dụng của mô-đun cho một loạt các ứng dụng M2M và IoT như đosáng,thiếtbịđeo,dấuhiệukỹthuậtsố,côngnghiệpbộđịnhtuyến,theodõivà truy tìm, quản lý hạm đội, cổng nhà thông minh và thậm chí cả máy bay khôngngười lái Vềlợi ích kết nối LTE chi phí thấp,công suất thấp đượct ố i ư u h ó a cho các ứng dụng IoT băng thông rộng vùng phủ sóng LTE, UMTS / HSPA + vàGSM / GPRS / EDGE trên toàn thế giới hệ số dạng SMT nhỏ gọn lý tưởng chocác sản phẩm cuối nhỏ với không gian chật hẹp và phạm vi nhiệt độ hoạt độngmở rộng, bộ thu GNSS có sẵn cho các ứng dụng yêu cầu nhanh và sửa lỗi chínhxáctrongmọimôitrường (Chitiếtnguyêntắthoạtđộng [PL.B]).

AI7688H là mô-đun WiFi được xây dựng phát trên nền tảng mở,dựatrên hệ điều hành OpenWrt Linux mang đến một giải pháp cho các ứng dụngtrong hệ thống IoT với 2 chế độ hoạt động linh hoạt là: IoT Gateway vàIoTDevices, hỗ trợ giao tiếp với nhiều loại cảm biến trong nhà ở, văn phòng,côngnghiệp và Web cam bảo mật qua WiFi, giám sát hình ảnh thời gian thực quacamera với các đối tượng là trẻ em, người cao tuổi Bên cạnh đó, AI7688H cònđược trang bị bộ nhớ có khả năng lưu trữ cao, chip xử lý với hiệu năng mạnh mẽ,hỗ trợ phát triển các ứng dụng trên nền tảng của điện toán đám mây Đặc biệt,nền tảng mở này còn cho phép triển khai các dự án được xây dựng bằng ngônngữ Python, C, Node.js AI7688H tích hợp Wi-Fi 1T1R 802.11n, CPU MIPSR24KEcTM575/580MHz, tốc độ nhanh1cổngEthemet PHY, máychủUSB2.0,

PCIe, SD-XC, I2S/PCM và nhiều IO chậm AI7688H cung cấp hai chế độ hoạtđộng - chế độ cổng kết nối IoT (Internet of Things) và chế độ thiết bị IoT. TrongChế độcổngkết nối IoT, giaodiệnPCIe Express kết nối với chipset 802.11accho cổng kết nối, đồng thời băng tần kép 11ac USB 2.0 hiệu suất cao cho phépAI7688H thêm hỗ trợ modem 3G/ LTE hoặc thêm H.264 ISP cho camera IPkhôngdây.ĐốivớichếđộthiếtbịIoT,AI7688hỗtrợeMMC,SD- XCvàUSB

2.0.AI7688HhỗtrợâmthanhchấtlượngcaoWiFiquagiaodiệnI2S192kbps/24bits và ứng dụng VoIP thông qua PCM Ở chế độ thiết bị IoT, hỗ trợthêmPWM,SPIslave,3UARTvànhiềuGPIOhơn.ĐốivớicổngkếtnốiIoT,c ó thể kết nối với bảng điều khiển cảm ứng và BLE, Zigbee/Z-Wave và sub-1GRFđểđiềukhiểnnhàthôngminh.

Thựchiệnthíđiểmhệthống truyềnthanhsố

Từ tháng 6 đến tháng 12 năm 2020, UBND xã Bình Hòa, huyện Tây Sơn đãđồng ý phối hợp thí điểm 1 hộp truyền thanh số Hệ thống được triển khai dướinền tảng web sử dụng thông qua sóng 4G của mạng viễn thông mobifone, nên dễdàng sử dụng trên các thiết bị như máy tính PC, máy tỉnh bảng, điện thoại didộng.

Thiết bị này được sử dụng nhận thông tin từ website qua 3G, 4G, Internet,phátsóng tứcthờihoặcphátsóngtheolịch.

Bảng 3.1.Thông sốkỹ thuậtcủathiết bịMira Thông số cấuhìnhMira

Thẻnhớngoài SDcard16 GByteFAT Đầu ra loa 04 kênh đầu ra Audio Công suất

Kếtnốimạng Códây:Ethernet(LAN/WAN)

Không dây: 3G/4G (sử dụng được dịch vụ củamộttrongcácmạngMobifone,Viettel,VinaPhon e)

Thiết bị được trang bị kèm theo bản quyền phầnmềm điều khiển firmware Thu phát được nộidungcủađàiphátthanhtruyềnthanh5cấp(Trungư ơng/Tỉnh–Thànhphố/Quận/–Huyện/Phường– Xã/ Thôn-Ấp).

Nhằm cập nhật tin tức, nghe lại chương trình được phát trên các thiết bịMira, quản lý thiết bị IoT của hộ gia đình, tích hợp các dịch vụ công tiện íchthanh toán,cácdịchvụkháccho hộgiađình,hỗtrợ2 nền tảngIOSvàAndroid.

Giúp người quản trị biên tập thông tin tập trung, quản trị chung toàn hệthống,quản l ý c á c t h i ế t bị,tin t ứ c , đị a bàn,q uả nl ý đ ế n c á c c ấpc h í n h quy ền, phátthanh,tintứctớingườidânvớinhiềukịch bảnkhácnhau.

Hạtầngđiệntoánđámmây,lànơilưutrữ,càiđặt,xửlýcủahệthống,làmô hình cung cấp các tài nguyên máy tính cho người dùng thông qua internet.Người dùng có thể truy cập vào tài nguyên trên đám mây thông qua internet.Nguồnt à i n g u y ê n n à y b a o g ồm rấ t nhiều th ứ l i ê n q u a n đ ế n đ iệ n t o á n v à m á y tính Ví dụ như: phần mềm, dịch vụ, phần cứng,… và sẽ nằm tại các máy chủ ảo(đám mây) trên mạng. Người dùng có thể truy cập vào bất cứ tài nguyên nào trênđám mây, vào bất kỳ thời điểm nào và ở bất kỳ đâu, chỉ cần kết nối với hệ thốnginternet.

Qua 6 tháng thí điểm 1 hộ truyền thanh số tại xã Bình Hòa, kết quả tín hiệuthu được khá ổn định, đảm bảo các thông số kỹ thuật và được UBND xã, huyệnđánhgiáhiệuquảtrong lĩnhvực truyềnthanhsốvà đượcHộiđồngsán gkiến của huyện Tây Sơn công nhận là sáng kiến có phạm vi ảnh hưởng toàn huyệnnăm2020theoquyếtđịnhsố321/QĐ-

Triểnkhaihệthống truyền thanhsố tạixãBình Hòa,huyện TâySơn

Từ kết quả đạt được của hệ thống thí điểm, đến tháng 1/2021, UBND xãBình Hòa đã đầu tư lắp đạt hệ thống truyền thanh số theo công nghệ mới. Hệthốngđượcthựchiệnvớiquymô20bộthiếtbịMiratruyềnthanhsố,mỗithiếtbị đi kèm với 3 loa công suất 30W và được lắp đặt tại 20 trụ thu trên địa bàn xãkhoảng cách mỗi trụ khoảng 500 mét Các thiết bị lắp đặt sử dụng sóng 4G vớicông nghệ mới của mobifone cung cấp, đáp ứng các tiêu chuẩn yêu cầu kỹ thuậttại Công văn 1879/BTTTT-TTCS của Bộ Thông tin và Truyền thông ban hànhngày 13/06/2019, thiết bị đạt chuẩn IP65, có chứng nhận hợp quy của Bộ Thôngtin và Truyền thông Công nghệ truyền thanh số thông minh thế hệ mới củamobifone sử dụng công nghệ IP để truyền và nhận bản tin phát thanh qua 4G,khắc phục những nhược điểm của hệ thống truyền thanh truyền thống FM như bịchèn sóng, nhiễu sóng, khó quản lý tới từng thiết bị, phát sóng không linh động,không đặt được lịch phát sóng…Thêm vào đó, giải pháp truyền thanh số thôngminh của mobifone còn được tích hợp sẵn các công nghệ mới như AI- TTS(chuyển đổi văn bản thành giọng nói)đã đem lại nhiều tiện ích hơn cho chínhquyền địa phương và nhu cầu được hưởng thu thông tin của người dân. Việc xãBình Hòa triển khai lắp đặt hệ thống truyền thanh số mở ra hướng đi mới cho cácđài truyền thanh cơ sở trong việc ứng dụng công nghệ thông tin trong truyềnthanh ở cơ sở Hiện tại hệ thống truyền thanh số của xã Bình Hòa hoạt động rấtổn định Đây là hệ thống truyền thanh số ứng dụng công nghệ thông tin viễnthông đầu tiên được triển khai tại tỉnh Bình Định Thời gian qua có rất nhiều xãtrong và ngoài tỉnh đến tham quan, tìm hiểu hệ thốngnhằm chuyển đổi và nângcáo chất lượng những hệ thống truyền thanh truyền thống FM sang sử dụng hệthống truyền thanh số tại địa phương mình, đảm bảo sự lãnh đạo chỉ đạo chungcủa các ngành các cấp trong việc ứng dụng công nghệ thông tin trong truyềnthanh số.

Hình3.25.Kiểmtra cácthông số của bộ thutruyềnthanhsố

Hình3.28.Lắp đặt hệthốngmáythu vàloatạixãBìnhHòa

Hình 3.29 Kiểm tra tín hiệu phát của đài truyền thanh xã Bình Hòa tạiTrung tâmVH-TT-TThuyệnTâySơn

Qua hơn 3thángtriển khai hệ thống, đến cuối tháng 3, hệt h ố n g đ ư ợ c đánh giá rất hiệu quả cụ thể Quản lý được quả tài khoản biên tập viên,phânquyền cho các tài khoản biên tập, vận hành hệ thống quản lý đến từng thiết bị,từng địa bàn Dễ dàng và chủ động kiểm soát tình hình hoạt động của toàn bộ hệthống Có thể phát sóng thông tin bằng điện thoại, máy tính bảng, laptop tiện lợi,mọi lúc, mọi nơi Đặt lịch phát sóng, phát bản tin vào các khung giờ cố định cácngày trong tuần và tháng dễ dàng Chuyển đổi văn bản thành giọng nói, tự độngchuyển đổi văn bản thành file ghi âm giúp biên tập, chuẩn bị thông tin truyềnthanh tiện lợi Quản lý thiết bị truyền thanh từ xa thông qua website quản trị tậptrung, cập nhật trạng thái hoạt động, điều chỉnh âm lượng, bật/ tắt thiết bị,phát/ngừng bản tin từ xa đơn giản, tiện lợi Biên soạn và phát hành tin tức dạng vănbản, nghe lại tin tức Người dân dễ dàng nghe lại tin tức thông báo trênApptruyền thanh số thông minh bất kỳ lúc nào, dễ dàng tích hợp, mở rộng thêm cáctiện ích đem lại nhiều giá trị hơn cho cộng đồng như thanh toán trực tuyến,cổngdịch vụ công, smart home, với tiềm năng mở rộng không giới hạn Hệ thốngtruyền thanh khai thác phát các chương trình ổn định; truyền thanh 4 cấp quamạng 4G; dễ dàng quản trị, giám sát, điều khiển tập trung; chất lượng âm thanhtốthơn;khôngbịtìnhtrạngnhiễuhoặccannhiễu;tiếtkiệmcôngsuấttiêu thụ.

Có thể kiểm chứng và lưu vết; quản lý được cấp huyện, cấp xã đang phát cácchương trình; phân quyền tài khoản người dùng rõ ràng; thực hiện việc soạn tin,thôngbáodễ dàng; Thânthiệnvà tiệnlợi với người sử dụngvà cót h ể đ ă n g thông báobấtcứđâukhicómáytínhvàmạngđượckếtnối.

Kếtluậnchương3

Trong chương nay, giới thiệu khái quát về hệ thống truyền thanh ở cơ sở.Các hệ thống truyền thanh số hiện nay các nước trên thế giới đã triển khai và sửdụng trên nền tảng của mạng viễn thông sóng 3G, 4G, Internet và wifi, cùng vớiđó là phân tích các kỹt h u ậ t v à c ồ n g n g h ệ c ủ a h ệ t h ố n g m á y t h u Đ ư a r a g i ả i pháp áp dụng truyền thanh số, phân tích hệ thống truyền thanh thông minh củamobifone Đồng thời, giới thiệu sơ bộ về hệ thống truyền thanh số đã được đàitruyền thanh xã Bình Hòa, huyện Tây Sơn đã triển khai Đây là một giải pháp tốiưu nhất đến thời điểm hiện này đã được áp dụng trên nền tảng công nghệ 4.0trong truyền thanh số và đã được một số địa phương đangs ử d ụ n g , đ ả m b ả o công tác tuyên truyền của các cấp ủy Đảng và chính quyền địa phương trongcông tác lãnh đạo, chỉ đạo cũng như công tác tuyên truyền các chủ trương củaĐảng, chính sách pháp luật của Nhà nước đến với mọi người dân Đảm bảo đượccôngtácpháttriểnKinhtế- Xãhội vàQuốcphòng-Anninhtạicơ sở.

Qua thời gian tìm hiểu và nghiên cứu cùng với sự nỗ lực của bản thân và sựhướng dẫn tận tình củaTiến sĩ Đào Minh Hƣng, tôi đã hoàn thành luận văn củamình Nội dung chủ yếu của luận văn là nghiên cứu về các hệ thống truyền thanhsố, kỹ thuật truyền thanh IP sử dụng công nghệ MQTT là công nghệ truyền dẫnthông tin số thông qua chuyển mạch gói Các kết quả nhận được cho thấy đượcmôhìnhhệthốngtruyềnthanhthếhệmớiápdụngcộngnghệMQTTcónhi ềuưu điểm so với hệ thống truyền thanh thế hệ cũ, sẽ là một hướng đi mới cho việcphát triển và nhân rộng hệ thống truyền thanh số thế hệ mới sau này Việc nângcao chất lượng hoạt động của hệ thống đài truyền thanh cơ sở sẽ góp phần đưacác chủ trương, đường lối của Đảng, chính sách, pháp luật của Nhà nước đến vớiđông đảo quầnchúng nhân dânmột cách nhanh và hiệu quả nhất Tuyn h i ê n , hiện nay hệ thống truyền thanh số đang triển khai không tiếp âm được cácchương trình thời sự của tỉnh và huyện do chương trình chưa được số hóa, hệthống đang tiếp âm bằng sóng FM sau đó số hóa tại các đài truyền thanh cơ sởnên rất bất cấp cho việc tự động hóa của hệ thống theo yêu cầu đã đặt ra Đề xuấtcác cấp, các ngành cần quan tâm chỉ đạo, hướng dẫn ĐàiPhát thanh và Truyềnhình tỉnh Bình Định, Trung tâm VH-TT-TT các huyện sớm số hóa các chươngtrình thời sự hằng ngày, đảm bảo cho sự lãnh đạo, chỉ đạo của các cấp, các ngànhnhằm đồng bộ hóa sự tiếp âm các chương trình đảm bảo sự thống nhất cao trongcảhệ th ốn g c h í n h t rị , bảođảm côngt á c t u y ê n t u y ề n hiệnnay Lu ận v ă n hoàn toàn có tính khả thi, có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng cho hệthống truyền ở cơ sở Đề xuất các ngành, các cấp cho chủ trương nghiên cứu đầutưhệthốngtruyềnthanhsố trênđịabàntỉnh,vàcảnước.

[1] Công văn 1879/BTTTT-TTCS ngày 13/06/2019 của Bộ trưởng BTTTT vềviệc khuyến nghị danh mục thiết bị cơ bản và yêu cầu kỹ thuật của đàitruyền thanhcơ sở ứng dụngCNTT-VT.

[2] Chỉ thị 07-CT/TW ngày 5/09/2016 về đẩy mạnh công tác thông tin cơ sởtrong tìnhhìnhmới.

[3] Quyết định số 135/QĐ-TTg ngày 20/01/2020 của Thủ tướng Chính phủ Phêduyệt Đề án nang cao hiệu quả hoạt động thông tin cơ sở dựa trên ứng dụngcôngnghệthôngtin.

[4] AES Special publication: Gilchrist, N H G and Grewin, C (editors) (1996)Collectedpapersondigitalaudiobit-ratereduction,AES,NewYork.

[6] Chambers, J.P (1992) DAB system multiplex organisation Proc 1st EBUInternational Symposium on Digital Audio Broadcasting, Montreux, 111–120.

[7] EBU document BPN 019 (1999) Report on the EBU Subjective ListeningTestsofMultichannelAudio Codecs.EBU TechnicalTexts,Geneva.

[8] ETSI: EN 300 401 3rd edition (2001) Radio broadcasting systems: DigitalAudio Broadcasting (DAB) to mobile, portable and fixed receivers. Sophia-Antipolis.

[9] ETSI: EN 300 798 (1998) Digital Audio Broadcasting (DAB); Distributioninterfaces;Digitalbase-bandIn- phaseandQuadrature(DIQ)Interface.Sophia-Antipolis.

[10] ETSI: TR 101 497 (2002) Digital Audio Broadcasting (DAB): Rules ofoperationfortheMultimediaObjectTransferProtocol.Sophia-Antipolis.

[11] ETSI: TR 101 496 (2000) Digital Audio Broadcasting (DAB): Guidelinesand rules for implementation and operation; Part 1: System outline; Part 2:Systemfeatures;Part3:Broadcastnetwork.Sophia-Antipolis. [12]

ETSI:TS101757(2000)DigitalAudioBroadcasting(DAB);ConformanceTest ingforDABAudio.Sophia-Antipolis.

(1980)Empiricalformulaforpropagationlossinlandmobileradioservices.IEEE Trans.Veh.Tech.,VT-29(3),317–325.

[14] Hagenauer, J (1988) Rate compatible punctured convolutional RCPC codesand theirapplications,IEEETrans.Commun.COM-36,389–400.

[15] Layer, F., Englert, T., Friese, M and Ruf, M (1998) Locating MobileReceivers using DAB Single Frequency Networks Proc 3rd ACTS MobileCommunication Summit,Rhodos,592–597.

[16] Okumura, Y., E Ohmori, T Kawano and K Fukuda (1968) Field strengthand its variability in VHF and UHF land-mobile service Rev. Elec Comm.Lab.16,(9–10),825–873.

7(1998)VHFandUHFPropagationCurvesfortheFrequencyRangefrom300M Hzto1000MHz.G e n e v a (Now replacedbyP.1546).

[18] ITU-R:RecommendationP.1546(2001)MethodforPoint-to-AreaPredictions for Terrestrial Services in the Frequency Range 30MHz to 3000MHz.Geneva(ReplacesP.370).

[19] ITU-R: Special Publication (1995), “Terrestrial and satellite digital soundbroadcasting to vehicular, ” Portable and fixed receivers in the VHF/ UHFbands.Geneva.

[20] ISO/IEC: International Standard IS 11172 (1994) Information technology – Codingofmoving picturesandassociated audio fordigitalstorage m ediaup to about1.5 Mbit/s (MPEG-1).Part1:Video;Part3:Audio.Geneva.

[21] ISO/IEC: International Standard IS 13818 (1998) Information technology – Coding of moving pictures and associated audio information Bibliography311(MPEG-2)–Part3:Audio(MPEG-

2Layer1,2and3);Part7:Advanced audiocoding (MPEG-2AAC).Geneva.

[22] Proakis,J.G.(1995)DigitalCommunications.3rded.,McGraw-Hill,NewYork.

T)specificationanditsimplementationinapracticalmodem.InternationalBroad castingConvention,ConferencePublication,no.428.

[24] vanderWaal,R.G.andVeldhuis,R.N.J.(1991)Sub- bandCodingofStereophonicDigitalAudio Signals,Proc.ICASSP.

[25] Voyer,R.andBreton,B.(1996)CoveragePredictionfordistributedemission of DAB 3rd Intern Symposium on Digital Audio Broadcasting,Montreux.

[27] Zwicker, E and Feldtkeller, R (1967) Das Ohr als Nachrichtenempfanger.2nd edition,Hirzel-Verlag, Stuttgart.

HOEGBerlin,GermanyandTHOMASLAUTERBACHUniversityofApplied Sciences,Nuernberg,Germany(2003),DigitalAudioBroadcasting Principles and Applications of Digital Radio SecondEdition Edited.

[29] Wu¨stenhagen, U., Feiten, B and Hoeg, W (1998) Subjective ListeningTestofMultichannelAudioCodecs.105thConventionAES,S a n Fra ncisco,Preprint4813.

[30] Whitteker,J.H.(1994)TheCRCVHF/UHFPropagationPredictionProgram. Beyond Line-of-Sight Conference (BLOS), Session 9, Paper 6,Austin,Texas.