Phương pháp dạy học mô phỏng với nhiệm vụ phát triển.
Trang 1
- -
1708094068768495ca95c-504e-4a24-8267-eab5b3a8a9c3
Trang 2Hà Nội, ngày 8 tháng 11 năm 2013
Tác giả luận văn
Vũ Thị Hường
Trang 3Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 8 tháng 11 năm 2013
Trang 410 BPSK Binary Phase Shift Keying
11 CDMA Code Division Multiple Access
12 DSP Digital Signal Processor
13 DVB Digital Video Broadcasting
14 FDM Frequency Division Multiplexing
15 FEC Forward Error Correcting
16 FFT Fast Fourier Transform
17 FIR Finite Impulse Response (digital filter)
18 FM Frequency Modulation
19 FOE Frequency Offset Estimation
20 FSK Frequency Shift Keying
21 PSK Phase-Shift Keying
22 QAM Quadrature Amplitude Modulation
23 QPSK Quadrature Phase-Shift Keying
24 SNR Signal to Noise Ratio
25 OFDM Orthogonal frequency division
multiplexing
Trang 5
MỤC LỤC L 1
2
DANH MC CÁC KÍ HI U, CÁC C M T T TT 3 VI DANH MC HÌNH V 6
DANH MC B NG BI U 8
M U 9
NG QUAN TRUY N HÌNH S M T 11
M v trong bi i tín hi u truy n hình 11
1.1 t s 1.1.1 Mt s v trong bii tín hi u truy n hình 11
1.1.2 Quá trình chuyi công ngh -s 17
T ng quan v truy n hình s 18
1.2 1.2.1 m ca phát thanh, truyn hình s 18
1.2.2 khi tng quát c a m t h th ng phát thanh, truy n hình s 19
1.2.3 Thu - phát và truy n d n tín hi u truy n hình s 20
Các tiêu chu n truy n hình s 28
1.3 1.3.1 Chun ATSC 28
1.3.2 Chun DVB 32
THU U CH OFDM TRONG TRUY N HÌNH S MT 38
u chung 38
Gii thi 2.1 2.1.1 T ng quan v DVB-T 38
2.1.2 S ng, v trí và nhim v c a các sóng mang 40
2.1.3 Chèn kho ng th i gian b o v 43
2.1.4 T ng v n t c dòng d u c a máy phát s DVB-T 44 li 2.1.5 u ch tín hi u 45
Y H C MÔ PH NG VÀ V N D NG Y H C MÔ PH NG TRONG D Y H C TH C HÀNH 47
y h c mô ph ng 47
3.1 3.1.1 Khái nim 47
3.1.2 C u trúc c ng 48
Trang 655
3.2.3 Quy trình v n d ng 59
NG MÔ PH NG OFDM CHO TRUY N HÌNH S M T
Trang 7
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 C u trúc l y m u tr c giao 14
Hình 1.2 V m ly m u theo hai tiêu chun 4:2:2 và 4:2:0 15
Hình 1.3 C u trúc l y m u Quincux mành 16
Hình 1.4 C u trúc l y m u quincux dòng 16
Hình 1.5 Quá trình chuyi công ngh t truy t sang truy n hình s 17
Hình 1.6 khi h th ng truy n hình s 19
Hình 1.7 khi hp SETTOP 22
Hình 1.8 khi phn phát ca h th ng DSS 25
Hình 1.9 kh i máy thu (ph n x lý tín hiu) 26
Hình 1.10 Khung d li u VSB 30
Hình 1.11 kh i máy phát VSB 31
Hình 1.12 32
Hình 1.13 Các d ng th c truy n d n hình 34
Hình 2.1 kh i máy phát DVB-T 38
Hình 2.2 khi b u ch s c a DVB-T 39
Hình 2.3 Phân b sóng mang c a DVB - ng b o v 40
Hình 2.4 Phân b pilot c a DVB-T 41
Hình 2.5 Phân b các pilot c a DVB-T trên bi chòm 42
Hình 2.6 Phân b sóng mang khi chèn thêm kho ng th i gian b o v 43
Hình 2.7 n trong kho ng th i gian b o v 44
Hình 3.1 48
Hình 3.2 50
Hình 3.3 59
Hình 4.1 khi b phát và thu tín hi u OFDM 64
Hình 4.2 Các tham s kênh truy n vô tuy n 66
Hình 4.3 Ph tín hi u OFDM truy n 67
Hình 4.4 Ph tín hi u OFDM nh n 67
Hình 4.5 D ng sóng tín hi u OFDM truy n 68
Hình 4.6 D ng sóng tín hi u OFDM nh n 68
Hình 4.7 Chòm sao 16-QAM 69
d ch pha c a kênh truy n 69
Hình 4.9 mô ph ng kênh 70
Hình 4.10 mô ph ng phát ký t OFDM 71
Hình 4.11 mô ph ng thu 72
Hình 4.12 mô ph ng phát tín hi u QAM 73
mô ph ng thu tín hi u QAM 74
Trang 8
mô ph ng thu t toán tính BER 75 Hình 4.15 Tín hi u QAM và OFDM phát mi n sn t 76 Hình 4.16 Tín hi u QAM và OFDM thu mi n t n s 76 Hình 4.17 So sánh tín hiu ch b c QAM và OFDM 77
Trang 9
DANH MỤC BẢNG BIỂU B ng 1.1 T n s l y m u tín hi u Video 12
B ng 1.2 T l l y m u tín hi u chói và tín hi u màu 13
B ng 1.3 n c a ATSC 29
B ng 1.4 36
B ng 2.1 m ca tiêu chu n DVB-T 40
B ng 2.2 T ng v n t c dòng d u 45 li B ng 4.1 B ng ID cho các ki u ch 65
Trang 10“Đổi mới mạnh mẽ phương
pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư - duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, bảo đảm sinh viên có cơ hội thực - hành thực trên cơ sở lý thuyết được học.
,
Xây dựng chương trình mô phỏng truyền hình số mặt đất để nâng cao hiệu quả sư phạm cho môn truyền hình số
2 M ụ c đích nghiên cứ u
Nghiên c u, phân tích k thut OFDM trong , t xây
dng trên ph n m m MATLAB ng d ng trong th c hành
mô ph ng , nhm nâng cao hi u qu cho vic gi ng d y
3 Đố i tƣ ợ ng nghiên c u ứ
Mt s tài li u v k th u ch OFDM, k thut truy n hình s m t Các bài vi t trên các báo v i m y h c, d y h c h p tác, phong cách hc tp
Các gi d y c giáo viên (Lý thuy t, luy n t p, th a c hành, ngoi khóa, ôn t p,
ki m tra)
K thut mô hình, mô ph ng, ng d o
4 Ph m vi nghiên c u ạ ứ
Trang 11
Các k thu t truy n thanh, truy n hình hi n nay t i Vit Nam
T chc, tham gia các bu i h i th o, sinh ho t chuyên môn, tham kh o ý
ki v nâng cao hi u qu gi d y qua vi áp d ng mô ph ng c trong bài ging
Trang 12
1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT
S d t và truy n tín hi u c truy n hình trên kênh thông tin m ra m t kh c bit rng rãi cho các thi t b truyc nghiên cc Trong m t s ng d ng, tín hi u s
c thay th hoàn toàn cho tín hi vì có kh hi c các ch h c ho c r t khó th c hi n,
Trang 16
sau:
Trang 23
HDTV và SDTV
(Demultiplexer) MPEG-
SDTV th -
Trang 24 kh i chi ti t máy thu s c a h ng DSS(Direct th
Satellite System-H thng truy n hình v tinh)
Trang 25
cao HDTV
Châu Â
này là
Trang 27
Tuner
Technology Inc
Hình 1.9 Sơ đồ khố i máy thu (ph n x lý tín hi ầ ử ệ u)
Trang 28
MPEG-
MPEG -
- TOP -
Trang 30
MPEG-
Trang 32
Máy phát VSB
sau
Trang 37
1/2 0,62 bit/s/Hz 1,24 bit/s/Hz 1,87 bit/s/Hz 2/3 0,83 bit/s/Hz 1,66 bit/s/Hz 2,49 bit/s/Hz 2/3 0,93 bit/s/Hz 1,87 bit/s/Hz 2,8 bit/s/Hz 5/6 1,04 bit/s/Hz 2,07 bit/s/Hz 3,11 bit/s/Hz 7/8 1,09 bit/s/Hz 2,18 bit/s/Hz 3,27 bit/s/Hz
B ng 1.4 ả Hiệu suất nén trong tiêu chuẩn DVB
Trang 39 c truy n song song v i t th p trên các kênh h p H th ng OFDM
ch c ng c a fading l a ch n t n s và th c hi u ch n,
hi u qu nh s d ng k thu t bi i FFT Trong nhc chúng ta
u m t s v k thu t trong OFDM, c trình bày
ng d ng c a nó trong vi c truy n tín hi u c a h th ng truy n hình s m t (DVB-T: Digital Video Broadcasting Terrestrial)
2.1.1 Tổng quan về DVB-T
Truy n hình s m t DVB-c ti u chu n tiêu chu n truy n thông châu Âu (ESTI: European Telecommunication Standards Institute) DVB-T thích ng v i truy n g c t ngõ ra c a b ghép MPEG-c tính mt và truy n d n v n UHF và VHF S truy n d n c a h ng qu ng bá truy n hình s m th c bi t Do
hing ph n x nhi u l n tín hi u, can nhi u r t nghiêm tr gi i quyt vn
này, trong h th ng s d c x lý c a b OFDM ghép kênh phân chia theo t n s tr c giao
Hình 2.1 Sơ đồ khố i máy phát DVB-T
Trang 40Có hai ki u tín hi c s d ng truy n d n là: ki u 2 và 8 K K
Hình 2.2 Sơ đồ khố ộ điề i b u ch s c a DVB-T ế ố ủ
Trang 41u ch
QPSK,16-64QAM
64QAM
QPSK,16-B ng 2.1 ả Các đặc điể m c a tiêu chu n DVB-T ủ ẩ
2.1.2 Số lƣợng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang
Tín hi u truy c t chc thành các khung (Frame) C 4 khung liên ti p t o thành m t siêu khung M i khung ch a 68 ký t OFDM trong mi n th i
n 67) M i symbol này ch a hàng ngàn sóng mang (6817 sóng mang cho ch 8k, và 1705 sóng mang v i ch 2k) n c trong di thông 8 MHz (Vi t Nam ch n d i thông 8 y trong m t ký t OFDM s
ch a:
Hình 2.3 Phân b sóng mang c a DVB- ố ủ T chƣa chèn khoả ng b o v ả ệ
Trang 42
- Các sóng mang d u (video, audio li u ch M-QAM S ng các sóng mang d u này 6048 v i 8K, và 1512 v i 2K li
- Các pilot liên t c: bao g m 177 pilot v i 8K, và 45 pilot v i 2K Các pilot này có
v trí c nh trong d i t n 8MHz và c nh trong bi u thu sa
li t n s , t u ch nh t n s (AFC) s a li pha
- Các pilot ri rc (phân tán): bao g m 524 pilot v i 8K, và 131 pilot v i 2K có vtrí c nh trong bi chòm sao Chúng không có v trí c nh trong mi n t n s ,
c tr u trong d i thông 8MHz
- Khác v u ch QAM, mà ch
u ch BPSK v i m c công su t l i các sóng mang khác Hình 2.4 bi u di n phân b sóng mang pilot r i rc là liên tc v i m c công sut lcác sóng mang d li u 2,5 dB
- Các sóng mang thông s phát TPS (Transmissian Parameter Signalling) cha nhóm thông s u ch BPSK vì th trên bi chòm sao, chúng
n m trên tr c th c Sóng mang TPS bao g m 68 sóng mang trong ch 8K và 17 sóng mang trong ch 2K Các sóng mang TPS này không nh ng có v trí c nh trên bi chòm sao, mà còn hoàn toàn c nh các v nh trong d i t n 8MHz Hình 2.5 u di n v bi u ch BPSK
Hình 2.4 Phân b pilot c a DVB-T ố ủ
Trang 43
Hình 2.5 Phân b các pilot c a DVB-T trên bi ố ủ ểu đồ chòm
Trang 44
2.1.3 Chèn khoảng thời gian bảo vệ
Trong th c t kho ng t h c tr i dài theo 2 ký t thì không ch có nhi u gi a các ký t (ISI) mà còn c nhi gitránh nhi i ta chèn thêm kho ng b o v (Guard Interval duration)
c m i ký t m b n t cùng m t ký t và xu t hi n c
nh
M i kho c kéo dài thêm vì th nó s t quá kho ng t h p
c a máy thu T n thêm vào t i ph u c a ký t t o nên kho ng
Trang 45
Hình 2.7 Các tia sóng đế n trong kho ng th i gian b ả ờ ả o vệ
Khi chênh l ch th i gian c t qua kho ng thi gian b o v , thì máy thu hoàn toàn kh c ph c t t hi ng ph n x Th c cht, kho ng th i gian b o v là kho ng th i gian tr ng không mang thông tin
h u ích Vì v y, cùng ch phát, càng l n, thông tin h u ích s càng ít, s
gi càng l n kh c ph c các tia sóng
ph n x t n càng hi u qu V i k thun tr c giao và v i thông s kho ng th i gian b o v này t u ki n cho vi c thi t l p m n DVB-T Các máy phát thu c m u phát cùng m t kênh sóng, r t thu n
li cho quy hoch và tit kim tài nguyên t n s
2.1.4 Tổng vận tốc dòng dữ liệu của máy phát số DVB-T
ng, thông tin trên m t kênh cao t n 8MHz c a máy phát DVB-T
ph thuc vào t ng v n t c dòng d u mà nó có kh li n t i và có th thy các tham s u ch , t l mã và kho ng th i gian b o v s quynh kh ng 2.2 thng kê t ng v n t c dòng d u máy phát liDVB-T có th t i t n 31,67 Mbit/s trên m t kênh cao t n 8MHz v i các nhóm thông s khác nhau