báo cáo khoa học ''''mạng đơn tần sfn và ứng dụng''''

Mạng đơn tần SFN và ứng dụng NCS. nguyễn quang tuấn Trờng Đại học Giao thông Tây nam Trung Quốc PhD. Candidate . nguyễn quang tuấn South West Jiaotong University - China Tóm tắt: Bi báo giới thiệu một số u việt của việc áp dụng mạng đơn tần trong việc phát các chơng trình truyền hình số DTV, cụ thể l hệ truyền hình theo tiêu chuẩn DVB-T. Đây l hệ truyền hình số đợc ứng dụng phổ biến tại các quốc gia châu Âu, châu á Việc áp dụng mạng đơn tần trong môi trờng thnh phố v những khu vực có địa hình phức tạp đã lm giảm đáng kể kinh phí đầu t, nâng cao chất lợng phủ sóng, phát huy hiệu quả sử dụng tần số cũng nh tăng khả năng ứng dụng tín hiệu truyền hình số cho các mục đích khác nh kỹ thuật điều khiển từ xa, định vị đối tợng Đồng thời bi báo cũng giới thiệu một số nguyên tắc thiết kế mạng đơn tần sao cho đạt hiệu quả tối u. Summary: The article focuses on introducing the advantages of applying single frequency network in broadcasting digital television (DTV), especially the television network based on standard DVB-T. This is the popular digital television network used in European and Asian countries The application of SFN in the city environment and areas with complex geography has greatly reduced the investment cost, improved signal quality and produced efficient frequency usage as well as enhancing the applicability of digital television signal for other purposes such as distant remote control techniques, object positioning At the same time, the article also introduces a few rules in designing SFN to get the maximum result. CT 2 i. Giới thiệu chung Theo thiết kế truyền thống, để đảm bảo một vùng phủ sóng chắc chắn, ngăn ngừa hiện tợng giao thoa giữa các tín hiệu truyền hình số đợc phát ngời ta thực hiện phơng án mạng đa tần (MFN: Multi Frequence Network), có nghĩa tần số phát của hai đài phát lân cận nhau phải khác nhau. Tuy nhiên việc này gây ảnh hởng tới quĩ tần số và không mang lại hiệu quả kinh tế. Do tính chất các chơng trình truyền hình trong một hệ thống là giống nhau, lại cần phủ sóng trong một vùng rộng lớn, các nhà nghiên cứu phát triển truyền hình số đã đề xuất xây dựng hệ thống mạng đơn tần (SFN: Single Frequence Network), với đặc trng tập hợp máy phát đồng bộ trong hệ thống, cùng một lúc phát trên một tần số, với cùng một tín hiệu, nh vậy chúng ta đã giải quyết đợc vấn đề sử dụng hiệu quả nhất quĩ tần số đồng thời có thể tăng số trạm phát sóng lên linh hoạt, đảm bảo chất lợng phủ sóng tốt nhất mà không cần tăng công suất phát cũng nh độ cao của anten phát. Ngoài những u điểm cơ bản trên mạng SFN còn cho thấy nhiều điểm nổi trội so với mạng MFN nh: công suất tiêu thụ nguồn toàn hệ thống ít hơn; giảm thiểu lỗi dịch tần do hiệu ứng Doppler; lỗi truyền phát dữ liệu cũng đợc giảm nhỏ; trễ và sai số theo thời gian ít hơn do giảm đợc cự ly từ đài phát tới các máy thu; giao thoa trong hệ thống giảm Tại một vị trí nào đó trong vùng phủ sóng của một hệ thống SFN, máy thu nhận đợc tín hiệu đến là tập hợp các tín hiệu truyền hình (ở đây ta xét với mô hình DVB-T) cùng tần số và nội dung tín hiệu, với trễ thời gian khác nhau phụ thuộc vào cự li từ máy thu tới từng đài phát. Nh vậy máy thu sẽ không thể làm việc nếu không có bộ phận xử lý trễ thời gian trong một khoảng trễ nào đó. Một kỹ thuật đợc sử dụng phổ biến hiện nay là dùng các giãn cách bảo vệ. Đối với hệ DVB-T, các giãn cách bảo vệ có thể kiểm soát mức trễ thời gian lên tới 224s. Đây là một trong những u điểm của hệ thống DVB-T do phơng pháp điều chế tín hiệu theo kiểu sóng mang đa tần trực giao (OFDM) và có chèn giãn cách bảo vệ giữa các biểu tợng của trang OFDM. Nh vậy vùng phủ sóng của một ô (Cell) trong hệ thống SFN sẽ phụ thuộc nhiều vào độ dài trễ thời gian của tín hiệu thu đợc và tỉ số tín hiệu trên tạp âm SNR (Signal Noise Ratio). Đây sẽ là một trong những tiêu chuẩn để xác định bán kính vùng phủ sóng. Dới đây chúng ta sẽ phân tích cụ thể hơn các u điểm cơ bản, một số nguyên tắc tổ chức mạng SFN và ứng dụng các u điểm của SFN trong việc định vị đối tợng. ii. Các u điểm cơ bản của SFN v một số nguyên tắc thiết kế mạng 2.1. Dịch tần số Về nguyên tắc bất kỳ sự trôi tần số giữa các đài phát sẽ dẫn tới dịch tần số Doppler (Doppler shift) trên tín hiệu thu. Trên thực tế, các bộ san bằng yêu cầu mức dịch tần tự nhiên cỡ 1Hz, do đó các máy phát trong một SFN phải đợc đồng bộ trong khoảng 1Hz. Đây là yêu cầu bắt buộc và chỉ có thể thực hiện thông qua việc dùng một máy thu GPS hoặc đồng hồ tham chiếu có độ chính xác cao (Đồng hồ Cesium). Thông thờng chúng ta chọn phơng án ghép thêm tại mỗi trạm phát một máy thu GPS vừa tiện ứng dụng vừa giảm giá thành. Lúc này chúng ta có thể khẳng định lỗi di tần trong SFN sẽ nhỏ hơn việc chỉ dùng một đài phát công suất lớn, tín hiệu phải truyền phát trên một diện rộng và bị ảnh hởng quá nhiều bởi môi trờng truyền. CT 2 2.2. Lỗi dữ liệu Về lý tởng thì các máy phát phải truyền đi một cách chính xác các tín hiệu giống nhau. Để giải quyết việc này, chúng ta có thể thực hiện đơn giản nhất là phân bổ tín hiệu cao tần (RF). Thực tế, đây chính là vấn đề phải giải quyết trong hệ thống SFN khi sử dụng phơng thức phát lặp chung kênh (on-chanel repeaters). Nếu không dùng các bộ phát lặp lại thì các máy phát phải có bộ điều chế giống hệt nh nhau, các tín hiệu sau điều chế mà không giống nhau chắc chắn các máy thu không thể làm việc. Vấn đề này hoàn toàn không gặp phải trong hiện tợng đa đờng truyền thống, với trình độ công nghệ hiện nay có thể coi đây là vấn đề đã giải quyết thông qua việc đồng bộ tần số và thời gian giữa các máy phát trong SFN. Mặt khác với các máy phát khác nhau, đặt tại các khu vực khác nhau yêu cầu bộ lọc công suất và phần tử anten không giống nhau, do vậy méo tuyến tính khác nhau, nhng trong SFN không phải là vấn đề đáng quan tâm vì các máy thu đều tự tiến hành sữa lỗi mà không cần biết lỗi tuyến tính đó từ nguồn gốc nào do đó việc dùng các bộ khếch đại giống hệt nhau cũng không cần thiết phải đặt ra và cũng không cần phải đặt vấn đề phát lặp lại. 2.3. Trôi và trễ thời gian đối với tín hiệu phát Trễ thời gian trong phạm vi cho phép và trôi thời gian xuất hiện do sự không đồng bộ về thời gian giữa các náy phát đợc DVB - T xử lý thông qua giãn cách bảo vệ. Đối với máy thu trôi và trễ thời gian với tín hiệu thu đợc có thể coi nh một và phụ thuộc vào cự li của máy thu tới máy phát. CT 2 a Để đơn giản ta xét ảnh hởng giới hạn bởi hai máy phát có toạ độ giả định là ( c,0), có nghĩa hai máy phát đặt cách nhau 2c km, máy thu có đờng cong tham số thu với hằng số trễ thời gian là ( = cosh( ); x t y = 22 ac tsinh( )), từ hệ phơng trình này có thể thấy hằng số thời gian với máy thu tới hai máy phát khác nhau là . Đờng cong( = cosh( ); a2 x a t y = 22 ac sinh( )) là đờng Hyperbol với tâm tại hai đài phát, ta có thể biến đổi một chút nh sau: t Hình 1. Đờng cong mô tả hằng số trễ 22 2 2 2 ac y a x =1 = = )htsin(acy )tcosh(ax 22 - < < t (1) 22 y)cx( + - 22 y)cx( ++ = a2 (2) Với vị trí của máy thu trong khoảng 0 < < và cự li lớn nhất tới máy phát là thì trễ lớn nhất /0,3s (tốc độ của ánh sáng). Giả sử hai máy phát có độ lệch thời gian là s, thì trễ lớn nhất sẽ là /0,3s + s, trễ lớn nhất sẽ nằm trên đờng trục cắt qua hai máy phát về hai phía ngợc lại, với = , xem hình 1, vậy trễ lớn nhất sẽ luôn nằm một phía của một hoặc hai máy phát, ngời ta có thể lợi dụng đặc tính này để bố trí các máy phát sao cho hợp lý nhất. Điều này khác với trờng hợp hiện tợng đa đờng của hệ thống phát cũ với hai đài phát (có tần số phát phân biệt nhau), tất cả các đối tợng có nguyên nhân trễ nh nhau sẽ nằm trên đờng elip với máy phát, tâm là máy thu chứ không phải đờng hyperbol với tâm là máy phát. Một điều nữa cần lu ý là trong SFN trễ không những phụ thuộc vào phần tử anten mà còn phụ thuộc cả vào yếu tố địa hình. a c c2 c2 c2 a c Trong một mạng SFN trễ liên quan mật thiết với tỉ lệ cờng độ tín hiệu, có thể tính với anten trực tiếp Omni và sự suy giảm tín hiệu phụ thuộc vào khoảng cách tới máy phát với hệ số suy giảm truyền phát . Vậy công suất tín hiệu thu đợc tính gần đúng: ~ TX P TX P r P (3) - P: Công suất phát tại máy phát; r: Cự ly từ máy thu tới máy phát Từ đây ta thực hiện một phép so sánh đơn giản với hệ thống phát kiểu đa tần, nhng cũng đủ nêu lên ý nghĩa sự so sánh. Đặt tỉ lệ tín hiệu từ hai máy phát trên hình 1 là hằng số, tiến hành giải phơng trình ta có: 2TX 1TX P P = ++ + )y)cx( )y)cx( 22 22 = q = = p 2 p 22 22 y)cx( y)cx( ++ + 2 ) p1 p1 cx( + + = 2 y 2 2 )p1( p4 c (4) CT 2 Đây chính là phơng trình đờng tròn có tâm đặt tại: ( , c )p1( )p1( + ,0); bán kính: 2 c p1 p . Dạng đờng tròn không phụ thuộc vào hệ số suy giảm , trên thực tế tỉ lệ tín hiệu trên đờng tròn vẫn ít nhiều bị ảnh hởng bởi hệ số suy giảm này. Với hệ số suy giảm cao hơn thì cần tỉ lệ tín hiệu cao hơn, nh mô tả ở hình 2. Từ đây ta có thể kết luận: Không thể tạo ra một khu vực đánh dấu sẵn tỉ lệ tín hiệu với cùng một hằng số trễ thời gian. Hơn nữa nếu khoảng cách giữa hai máy phát quá xa sẽ có khu vực trễ quá nhiều, không thể xử lý đợc tín hiệu thu, với hệ DVB - T giãn cách bảo vệ cho hai mode điều chế đợc cho theo bảng 1. Hình 2. Đờng tròn mô tả hằng số tỉ lệ tín hiệu v hyperbol mô tả hằng số trễ Bảng 1. Biểu tợng v giãn cách bảo vệ ở mode 8K v 2K Quan sát giãn cách bảo vệ của hai mode chúng ta thấy ở mode 8K cho khoảng cách tối đa (224s tơng ứng 67km) giữa hai máy phát lớn hơn mode 2K (56s tơng ứng 17km). 2.4. Vùng phủ sóng chắc chắn Đây là vấn đề quan trọng nhất và phụ thuộc nhiều vào giãn cách bảo vệ, để phân tích cụ thể, chúng ta lại chọn ví dụ nh đã dùng ở trên, coi khoảng cách giữa hai máy phát là 2c, hệ số suy giảm tín hiệu phát là . Máy thu ở giữa hai máy phát sau đó dịch chuyển về hớng của một máy phát về phía một máy với khoảng cách pc , với -1 < < 1. Lúc này tỉ lệ của hai tín hiệu đến là: p dB 2 1 S S = 10log + ) )p1(c )p1(c ( = 10log + ) p1 p1 ( = x (5) Nếu bộ san bằng vẫn làm việc khi tín hiệu của máy phát thứ hai giảm xuống dB thì: x 10 )10( x = p1 p1 + p = 110 110 )10( x )10( x + (6) Cự li tới hai máy phát khác nhau là 2 tơng ứng với độ lệch thời gian là 2 pc / ở đây là tốc độ ánh sáng. Nếu DVB - T có thể kiểm soát đợc khoảng thời gian trễ là ,pc ,v v y thì chúng ta có thể tính khoảng cách nh một hàm của và x y : y = v pc2 = 5 10.3 pc2 = 5 10.3 2 c . 110 110 )10( x )10( x + (s) y = 15.0 1 .c . 110 110 )10( x )10( x + ( s ) (7) Vậy ta có thể rút ra khoảng cách lớn nhất giữa hai máy phát: c = . 2 10.15.y 110 110 )10( x )10( x + (km) (8) CT 2 d = 2c = . .30.y 2 10 110 110 )10( x )10( x + (km) (9) Nếu chọn tỉ lệ tín hiệu trên tạp âm = 15dB, hệ số suy giảm truyền phát = 3 và trễ cho phép 56s, thì khoảng cách lớn nhất giữa hai máy phát sẽ là : x d = 56.30. . 2 10 110 110 2 1 2 1 + = 32.35km Trên thực tế có thể dùng giá trị . để tính gần đúng phạm vi vùng phủ sóng tối đa. 30.y 2 10 2.5. Công suất tiêu thụ của hệ thống Mạng SFN đã sử dụng một số lợng lớn các máy phát công suất nhỏ thay cho việc chỉ dùng một máy phát công suất lớn trong việc phủ sóng DVB - T trên một khu vực rộng, ở đây chúng ta xem xét về khía cạnh tổng công suất tiêu thụ của hai kiểu phát xem kiểu nào yêu cầu tiêu thụ công suất nhiều hơn. Coi công suất phát chấp nhận đợc là ; tỉ lệ cờng độ tín hiệu/ công suất nhỏ nhất yêu cầu là ; vùng phủ sóng yêu cầu là đờng tròn có bán kính R; suy hao của cáp dẫn sóng là . Lúc này công suất phát cần thiết với một anten là: r r C = . Single P r C . (10) R Điều này có nghĩa máy thu cần phải nhận đợc một tín hiệu có công suất nhỏ nhất đủ tin cậy tại biên vùng phủ sóng. Nếu vùng này đợc tách thành N vùng nhỏ (N Cell), mỗi ô gần giống một đờng tròn, bán kính mỗi ô đợc tính: NR , diện tích vùng đợc tính: Dtkhuvuc = 2 = 2 R 2 ) N R (2.N (11) Công suất phát của mỗi máy là: = . 2 P r C . ) N R ( (12) Tổng công suất phát toàn hệ thống là: = N. . SFN P r C . ) N R ( (13) Coi suy hao cáp, độ tăng ích anten trong hệ thống phát đơn và SFN nh nhau và yêu cầu cờng độ tín hiệu tại biên vùng phủ sóng nh nhau, tỉ số tổng công suất của hai hệ thống là: SFN Single P P = ) N R .(.N R. = N N 2 = 1 2 N (14) CT 2 Với trờng hợp không gian phát tự do, = 2 thì công suất tổng của hai hệ thống bằng nhau. < 2 thì 1 2 N < 1 vậy công suất của SFN lớn hơn hệ thống đơn, đây là trờng hợp không bao giờ xảy ra. Với > 2 chúng ta có 1 2 N > 1 đây là trờng hợp phải xảy ra với môi trờng phát sóng thông qua khí quyển. Tới đây hoàn toàn có thể kết luận: Tổng công suất tiêu thụ yêu cầu của SFN nhỏ hơn phát đơn. Trên thực tế do công thêm cả yếu tố địa hình mạng SFN còn tiết kiệm công suất phát hơn nữa do lợi dụng tốt hơn vị trí đặt máy phát, điều mà hệ thống đơn không thể thực hiện đợc. Việc giảm đợc mức phát còn hạn chế đợc sự giao thoa giữa các hệ thống nhiều. 2.6. Giao thoa trong hệ thống SFN Do mạng SFN là tổ hợp của các máy phát truyền hình số DVB - T, chúng phát trên cùng một tần số với nội dung tín hiệu nh nhau, vậy chúng ta phải xác định giao thoa giữa các máy phát có vì thế mà tăng lên hay không và so sánh với hệ phát đơn kiểu cũ sự giao thoa giữa các đài là có ảnh hởng tới chất lợng đờng truyền nhiều hơn hay không. Để trả lời câu hỏi này, chúng ta có thể phân tích thông qua mô hình truyền phát đơn giản, với bất kỳ loại nhiễu nào giữa hai máy phát, tỉ số tín hiệu trên giao thoa (S/I) tới máy thu sẽ phụ thuộc vào mức tín hiệu truyền và khoảng cách từ máy phát tới máy thu thể hiện qua công thức: I S = ) R R ( S i (15) ở đây: là khoảng cách từ máy thu tới máy phát S R là khoảng cách từ máy thu tới vùng có nguồn giao thoa i R là hằng số truyền Để đơn giản hoá ta coi suy hao tín hiệu với các nguồn là nh nhau và không chịu ảnh hởng bởi yếu tố địa hình, hai máy phát có công suất phát nh nhau. Việc tiến hành so sánh khái quát không ảnh hởng tới kết luận, dễ dàng hiệu chỉnh khi dùng các phần tử anten và công suất phát các đài khác nhau. Với mức giao thoa nào đó lớn nhất có thể chấp nhận đợc ta có quan hệ: = . , và tại điểm này mức giao thoa coi nh là ngỡng giao thoa. Giả thiết có hai đài phát đơn riêng lẻ cách nhau R km, chúng phát trên cùng một kênh, sự giao thoa đợc giới hạn trong vùng phủ sóng thể hiện thông qua phơng trình: R c i R R c S R . = R - = R c 1 R 1 R 1 R 1c R R + (16) Hình 3. Minh hoạ giao thoa với hai đi phát đơn v giao thoa trong hệ SFN CT 2 Trên hình 3 biểu diễn quan hệ này. Nếu thay hai đài phát đơn bằng mạng 5 đài phát trong SFN thì phơng trình có thể viết: = /5 ; = . - 4 /5 2 R 1 R 3 R R c 1 R 1 R 2 3 R R = 5 R 5 R4 Rc 1 1 1R = 5 - 4 (17) R c Nếu > 1 (điều này chắc chắn xảy ra) thì chúng ta đã có giao thoa nhỏ hơn tại biên vùng phủ sóng. Có thể thấy rõ hơn thông qua ví dụ cụ thể: Nếu suy giảm tín hiệu trong trờng hợp lý tởng là bình phơng khoảng cách, R c = 2 và tỉ lệ tín hiệu trên giao thoa 15dB thì: = 5.1 10 2 S i ) R R ( = (18) 2 R c R c 5.6 Nếu trong mạng SFN thì tỉ số S/I tại biên vùng phủ sóng là: 10log 2 2 3 ) R R ( = 10log( 5 - 4) R c 2 10log(24 ) 2 27dB (19) Với tỉ số tín hiệu trên giao thoa đã tăng thêm đợc 12dB (với hệ đơn là 15dB). Trong ví dụ này chúng ta tính với các máy phát trong SFN đặt thẳng hàng, trên thực tế ít xảy ra. Ta xét với mạng dạng tổ ong thì thấy trờng hợp bán kính quanh mỗi máy phát giảm đi xấp xỉ N , với N là số máy phát trong SFN. Lúc này khoảng cách thay đổi thành: 2 R 1 R / N và = (1+ ) - 2 + / 3 R 1 R R c 1 R 1 R N ; do vậy tỉ số S/I lúc này đợc tính: SFN I S = 10log ) R R ( 2 3 = 10log ++ ) N R N R R2)c1(R ( 1 1 1R1 = 10log( N ( - 1) + 1) (20) R c Liên hệ với trờng hợp phát đơn ta có : CT 2 Single I S = 10log dB (21) R c SFN I S = 10log( N (10 )10( Single I S -1) + 1) dB (22) Thay các số liệu nh ví dụ trên ta có: SFN I S = 20log( 5 (10 2 5.1 -1) + 1) 21dB Vậy SFN đã cải thiện đợc 7dB. Trong thực tế mức độ cải thiện còn cao hơn hai ví dụ trên. Khi bố trí các máy phát trong SFN, chúng ta sẽ đặt máy phát tại những nơi biết có vấn đề giao thoa, đây là u thế để giảm số lợng máy phát, đồng thời giảm đợc độ cao anten, tăng hệ số truyền, do đó giảm giao thoa rõ rệt. iii. ứng dụng mở rộng của SFN Với các u điểm nổi trội của mình, việc sử dụng SFN trong phát quảng bá truyền hình số (DTV) là điều tất yếu trong tơng lai, đặc biệt là các nớc đang ứng dụng tiêu chuẩn DVB-T. Ngoài u điểm trong tổ chức phát các tín hiệu truyền hình, SFN còn cho khả năng mở rộng ứng dụng sang các lĩnh vực khác, đặc biệt là khả năng cung cấp thông tin định vị đối tợng khi hệ thống GPS vì một lý do nào đó không đủ độ tin cậy. Mô hình của hệ thống định vị sử dụng tín hiệu DVB - T có thể tham khảo trong tài liệu tham khảo [1] và [2], ở đây chúng ta chỉ quan tâm tới một số vấn đề thuận lợi của SFN trong đinh vị đối tợng. Nh đã trình bày ở trên, các máy phát trong SFN thực hiện phát trên cùng một tần số và đồng thời cùng một nội dung tín hiệu. Vậy để đảm bảo máy thu có thể thu giải mã đợc tín hiệu thì yêu cầu quá trình xử lý tín hiệu trong các máy phát phải đợc đồng bộ về tần số và thời gian, việc này có thể thực hiên thông qua tham chiếu đồng hồ chuẩn của GPS. Trên hình 4 và hình 5 minh hoạ quá trình tham chiếu. Hình 4. Đồng bộ thời gian v tần số trong SFN CT 2 Hình 5. Sơ đồ khối thiết bị đồng bộ ở đây tần số 10MHz và xung 1pps từ đồng hồ chuẩn GPS đợc đa vào bộ chuyển đổi SFN của đài phát chính (hay cụ thể hơn là thiết bị trộn kênh phát MUX) và bộ đồng bộ hệ thống của các máy phát trong SFN (cụ thể là thiết bị mã hoá kênh phát), các bộ đếm trong cả thiết bị trộn kênh và mã hoá kênh là các bộ đếm 24bit, tín hiệu đồng bộ và khởi tạo từ đây đợc đa tới đồng bộ hoạt động của hệ thống. Sử dụng GPS là một trong các giải pháp có khả năng thực hiện đồng bộ hệ thống tổng thể, chính xác và kinh tế nhất. 1pps sẽ thực hiên chia tần số 10MHz thành các bớc 100ns, đồng thời lập lại trạng thái khởi động của các Mega - frame sau mỗi một giây. Nhờ cách tổ chức này tín hiệu DVB - T có thể coi nh hoàn toàn đợc đồng bộ với nhau trong một hệ thống SFN. Đối với mỗi máy phát trong SFN, ngoài việc hoạt động đồng bộ về thời gian cũng nh tần số, trong khung tín hiệu DVB - T còn sử dụng thêm tham số báo hiệu TPS (Transmission Parameter Signalling) với mục đích phối hợp, đồng bộ hoạt động giữa phát và thu. Trong các chức năng của TPS còn có chức năng phát thông tin nhận dạng máy phát, thông qua sử dụng 8 bit từ đến , nhờ thông tin này máy thu có thể biết hiện đang thu tín hiệu từ máy phát nào. 40 S 47 S Nhờ cách tổ chức hệ thống cũng nh nội dung báo hiệu của SFN nh trên đã mở ra khả năng rất thuận lợi cho việc ứng dụng hệ thống này trong việc định vị chủ động các đối tợng khi GPS không đủ điều kiện tin cậy. Lúc này máy thu nhận tín hiệu hoàn toàn đồng bộ thời gian thực từ các máy phát trong SFN, hệ phơng trình xác định toạ độ có dạng: t.C)cz()vy()kx(R 2 1 2 1 2 11 +++= t.C)cz()vy()kx(R 2 2 2 2 2 22 +++= (23) t.C)cz()vy()kx(R 2 3 2 3 2 33 +++= trong đó: R 1 , R 2 , R 3 là khoảng cách từ máy thu (MT) tới đài phát có sai số do không đồng bộ đồng hồ, đợc xác định bằng khoảng thời gian xung truyền từ đài phát tới MT và phép đo giả cự ly; x, y, z là toạ độ MT; k, v, c là kinh độ, vĩ độ, cao độ của các đài phát (đã đợc biết trớc thông qua mã nhận dạng máy phát trong TPS và bản đồ GIS); t là sai số đồng bộ đồng hồ của MT với các đài phát, đợc xác định thông qua tín hiệu chuẩn từ trạm hiệu chỉnh. Lúc này công việc còn lại chỉ là loại bỏ sai số do máy thu không đợc đồng bộ với các đài phát, do các đài phát đã đợc chuẩn thời gian nên chỉ cần thêm tín hiệu từ đài phát thứ t là có thể loại bỏ , hoặc có thể dùng một đài hiệu chỉnh để cung cấp thêm các điện văn đạo hàng và khử sai số. Vậy phơng trình thứ t loại bỏ t t sẽ là: = hc R 2 hc 2 hc 2 hc )cz()vy()kx( ++ + t.C (24) Hợp hệ phơng trình (23) và (24), chúng ta đã hoàn toàn đủ điều kiện để giải hệ 4 phơng trình với 4 ẩn số thông qua các phơng pháp bình phơng tối thiểu hoặc lọc Kalman. CT 2 iv. Kết luận Nh bài báo đã phân tích, áp dụng SFN trên lý thuyết và thực tế sẽ tăng khả năng mở rộng hệ thống truyền hình số DVB - T với sự linh hoạt cao, chất lợng phủ sóng đồng đều, tiết kiệm năng lợng, giảm chi phí đầu t Ngoài ra còn tạo tiền đề thuận lợi để ứng dụng hệ thống SFN cho việc định vị các đối tợng (đây là điều mà các hệ thống phát đơn thực hiện rất phức tạp) do tính chất hoạt động điều chế đồng bộ trên toàn hệ thống của SFN. Bên cạnh đó bài báo còn cung cấp một số nguyên tắc và phơng pháp bố trí máy phát khi áp dụng một hệ SFN sao cho hợp lý nhất. Tài liệu tham khảo [1]. N.Q.Tuấn. "Cấu trúc tín hiệu DVB-T và khả năng ứng dụng trong kỹ thuật định vị". Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, số 14- 05/2006. [2]. N.Q.Tuấn. Kỹ thuật thu tín hiệu DVB-T trong môI trờng di động và một số ứng dụng trong điều khiển. Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, số 15- 08/2006. [3]. "Digital Video Broadcasting(DVB), Framing Structure, Channel Coding and Modulation for Digital Terrestrial Television" European Broadcasting Union, ETSI EN 300 744 v1.3.1,Jan.2001. [4]. J.G. Proakis. "Digital Communications", 3rd ed, McGraw-Hill,1995. [5]. A.J.van Dierendonk. "GPS Receivers" Global Positioning System: Theory and Applications,1995. [6]. T.G. Manickam, R.J. Vaccaro, and D.W. Tufts. "A least-squares algorithm for multipath time-delay estimation", IEEE Trans.Signal Processing, vol 42, Nov.1994. [...]... Synchronization Signals" IEEE Transactions on broadcasting, Vol.51, No.1, March 2005 [11] Y.Sun, R.Love, K Stewart ”Cellular SFN Broadcast Network Modelling and Performance Analysis” 0-7803-9152-7/05/$20.00@2005 IEEE [12] M Oziewicz “The Phasor Representation of the OFDM Signal in the SFN Network” IEEE Transactions on broadcasting, Vol.50, No.1, March 2004 CT 2 ...[7] G.Yan "Jiaotong kongzhi gongcheng gaiyao" xinan jiaotong daxue, 2003 [8] J.T.Wang, J.Song, J.Wang, C.Y.Pan “A General SFN With Transmit Diversity for TDS - OFDM System” IEEE Transactions on broadcasting, vol 52, no 2, june 2006 [9] A.Mattsson “ Single Frequency Network in DTV” ” IEEE Transactions on broadcasting, vol . Mạng đơn tần SFN và ứng dụng NCS. nguyễn quang tuấn Trờng Đại học Giao thông Tây nam Trung Quốc PhD. Candidate . nguyễn quang tuấn South West Jiaotong University - China Tóm tắt: Bi báo. chức mạng SFN và ứng dụng các u điểm của SFN trong việc định vị đối tợng. ii. Các u điểm cơ bản của SFN v một số nguyên tắc thiết kế mạng 2.1. Dịch tần số Về nguyên tắc bất kỳ sự trôi tần số. vị". Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, số 14- 05/2006. [2]. N.Q.Tuấn. Kỹ thuật thu tín hiệu DVB-T trong môI trờng di động và một số ứng dụng trong điều khiển. Tạp chí Khoa học Giao thông