TRUYỀ N DẪN KỸ THUẬT SỐ MẶT ĐẤT ĐA PHƯƠNG TIỆ N (DMTB)

Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng LỜI NÓI ĐẦU Ngày kỹ thuật phát truyền hình trở thành phương tiện thơng tin đại chúng thiếu quốc gia Vô tuyến truyền hình phận đóng vai trị quan trọng đời sống cá nhân giới Truyền hình đáp ứng nhiều nhu cầu cần thiết người giải trí, giáo dục văn hóa, trị, nghệ thuật Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, truyền hình liên tục cải tiến từ hệ thống truyền hình sơ khai truyền hình trắng đen, truyền hình mau với phát triển kỹ thuật số đời phổ biến nước Mỹ, Nhật Tuy nhiên để hoạt động hiệu u truyền hình phải có tiêu chuẩn định cho Vì viết tìm hiểu tổng quan tiêu chuẩn truyền hình sử dụng giới Bài viết gồm chương: Chương 1: NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ Chương 10: TRUYỀN DẪN KỸ THUẬT SỐ MẶT ĐẤT ĐA PHƯƠNG TIỆN (DMTB) Dưới quan tâm, hướng dẫn tận tình cung cấp tài liệu thầy giáo TS Lê Nhật Thăng, nhóm em hồn thành viết Bài viết đạt số nội dung chính, cịn mang tính tổng quan, chưa sâu vào tìm hiểu chi tiết cịn nhiều thiếu sót Kính mong thầy bạn đọc đóng góp ý kiến cho viết hồn thiện Thay mặt nhóm, em xin chân thành cảm ơn! Nhóm – D10VT4 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình MỤC LỤC Nhóm – D10VT4 TS Lê Nhật Thăng Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình DANH MỤC HÌNH VẼ Nhóm – D10VT4 TS Lê Nhật Thăng Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng DANH MỤC THUẬT NGỮ ADBT-T AM ARIB API ATSC BST BSTOFDM BML CDMA COFDM CRT DAE DASE DIBEG DMB DMTB DVB DVD DVB-C DVB-T DVB-S EDTV FDM Advanced Digital Television Broadcasting Terrestrial Acnoledged Mode Association of Radio Industries and Business Application Programming Interface Advanced Television System Committee The Band Segmented Transmission band segmented transmission OFDM Broadcast Markup Language Code Division Multiple Access Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing Cathode-Ray Tube The declarative application environment DTV application software environment The Digital Broadcasting Experts Group Digital Multimedia Broadcasting Digital Multimedia Television Broadcasting Terrestrial Digital Video Broadcasting Digital Versatile Disc Digital Video Broadcasting Cable The European Digital Video Broadcasting Terestrial Digital Video Broadcasting Satellite Enhanced-definition television Frequency Division Duplex Nhóm – D10VT4 Truyền hình kỹ thuật số tiên tiến phát truyền hình mặt đất Chế độ cơng nhận Hiệp hội công nghiệp Phát kinh doanh giao diện lập trình ứng dụng Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất Mỹ Băng phân đoạn truyền Băng phân đoạn truyền OFDM Phát sóng đánh dấu ngơn ngữ Đa truy nhập phân chia theo mã Ghép Đa Tần Trực Giao Có Mã Kỹ thuật ống phóng điện tử Mơi trường ứng dụng khai báo Môi trường phần mềm ứng dụng DTV Nhóm chuyên gia phát sóng kỹ thuật số Phát truyền hình kỹ thuật số đa phương tiện Phát truyền hình kỹ thuật số đa phương tiện mặt đất Tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Châu Âu Đĩa Lưu Trữ Dữ Liệu Cáp DVB Phát truyền hình số mặt đất Châu Âu Truyền hình vệ tinh DVB Truyền hình tăng cường độ nét cao Ghép kênh phân chia theo tần số Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình FEC HDTV LDMS LDPC LDTV MCM MHP MMDS OFDM O-QAM PAE PN SDTV SSB TDSOFDM TiMi TEEG TS Forward Error Correction High-definition Television the Local Multipoint Distribution Service low-density parity-check Low-definition television The Multiple-carier modulation Multimedia home platform the Multipoint Multichannel Distribution System Orthogonal frequency-division Multiplexing The procedural application environment Pseudonoise sequence Standard – definition televison the single side band Time-domain synchronous orthogonal frequency division Multiplexing Terrestrial Interactive Multiservice Infrastructure Technical Executive Experts Group the transport stream Nhóm – D10VT4 TS Lê Nhật Thăng Hiệu chỉnh lỗi trước Truyền hình độ nét cao Dịch vụ phân phối nhiều địa phương Kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp Truyền hình tăng cường độ nét cao Điều chế đa sóng mang Nền tảng đa phương tiện Hệ thống phân phối đa kênh Multipoint Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Điều chế vng góc bù biên độ Các thủ tục ứng dụng môi trường Chuỗi ồn giả Truyền hình độ nét Băng phụ Miền thời gian ghép kênh theo tần số trực giao Cơ sở hạ tầng mặt đất tương tác đa dịch vụ Nhóm chuyên gia điều hành kỹ thuật luồng truyền dẫn Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng DANH MỤC CÁC CÔNG THỨC  G0,0 G 1,0 Gkc =   M  Gk −1,0 si [ k ] = N N −1 ∑S e n =0 G0,1 L G1,1 L M Gi , j Gk −1,1 L j 2π kn / N i G0,c −1 I L G1,c −1 I L M M MO Gk −1,c −1 0 L 0 0   M  I (10.1) ,0 ≤ k ≤ N − (10.2) ci [ k ] * c j [ k ] = δ ( i, j ) , (10.3) L −1 yi [ k ] = ci * hi = ∑ ci [ k − 1] hi [ l ] ,0 ≤ k ≤ N + L − l =0 (10.4) L −1 xi [ k ] = si * hi = ∑ si [ k − 1] hi [ l ] , ≤ k ≤ N + L − l =0 (10.5) ri [ k ] = ui [ k ] + ni [ k ] , ≤ k ≤ M + N + L − (10.6)  xi −1 [ k + N ] + yi [ k ] ,  yi [ k ] ,   ui [ k ] =  xi [ k − M ] + yi [ k ] ,  xi [ k − M ] ,   xi [ k − M ] + yi +1 [ k − N − M ] ,  Nhóm – D10VT4 ≤ k < L −1 if if L −1 ≤ k < M if M ≤ k < M + L −1 if M + L − ≤ k < N + M if N + M ≤ k < N + M + L − (10.7) Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng if |f |= (1 - α )/2Ts  1,   1  (2Ts f − + α )π     H ( f ) =  + cos    , if ( − α ) / 2Ts < T ≤ ( + α ) / 2Ts 2α       0, if f > ( + α ) / 2Ts  (10.8) CHƯƠNG 1: NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ 1.1 Truyền hình kỹ thuật số Truyền hình số xuất phát triển tự nhiên truyền hình tương tự analog Trước đây, giai đoạn sản xuất nên chương trình truyền hình bao gồm (quay cảnh ngắn, chỉnh sửa, hoàn thiện lưu trữ thành video), phát sóng (tạo video tổng hợp, điều chế, khuếch đại, truyền phát vô tuyến) thu nhận (bắt tín hiệu an-ten, giải điều chế thu truyền hình trình chiếu hình ảnh âm cho người xem) tương tự, tức tất tín hiệu đại diện cho hình ảnh âm tạo phòng thu tương tự, tín hiệu truyền đến người nhận (Carvalho, 2006) Ngày nay, thông tin tạo dạng số phịng thu Tín hiệu chuyển đổi thành tín hiệu tương tự truyền tới máy thu truyền hình tương tự Với truyền hình kỹ thuật số, tất q trình xử lý số, hình ảnh, âm tất thơng tin bổ sung tạo truyền nhận tín hiệu số Điều cho phép định nghĩa hình ảnh âm gồm: hình ảnh rộng so với gốc (màn hình tồn cảnh), mức độ nét cao gốc (độ phân giải cao) âm stereo (Graciosa, 2006, Zuffo, 2006) Nhóm – D10VT4 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng Một hệ thống truyền hình kỹ thuật số tạo thành từ tập hợp tiêu chuẩn, trình bày Hình1.1 Trong xác định thành phần bản: video âm đại diện cho dịch vụ mà cần thiết cho việc phát sóng truyền hình số, truyền hình tương tác dịch vụ (thương mại điện tử, truy cập Internet) bổ sung vào hệ thống hệ thống trung gian (Herbster et al., 2005) Các dịch vụ tạo truyền hình kỹ thuật số từ truyền liệu tới video âm Nó sử dụng để cung cấp khái niệm việc phát sóng chương trình truyền hình cho người sử dụng, chí để gửi liệu cho ứng dụng mà khơng có kết nối trực tiếp với chương trình truyền hình (Crinon et al., 2006) Với truyền hình kỹ thuật số, người xem đổi tên sử dụng, họ tham gia tương tác với đài truyền hình công ty cung cấp dịch vụ ( Manhaes andShieh, 2005,Valdestilhaset al., 2005) 1.2 Truyền hình độ nét cao Truyền hình độ nét cao (HDTV) hệ thống truyền hình kỹ thuật số thể chất lượng hình ảnh tốt so với hệ thống truyền thống HDTV cho phép truyền tải hình ảnh tốt hơn, tranh rộng lớn (tỉ lệ 16:9) âm stereo lên đến sáu kênh sử dụng nhiều ngôn ngữ nhiều dịch vụ khác (Jones et al., 2006) Nhóm – D10VT4 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng Hình 1.1: Thiết lập tiêu chuẩn hệ thống truyền hình kĩ thuật số phát sóng mặt đất (Graciosa, 2006) Hình 1.2: So sánh tỉ lệ 4:3 16:9 Hình 1.2 so sánh hai máy thu hình với tỷ lệ 4:3 16:9 Tỷ lệ thơng thường để trình bày phim rạp chiếu phim 1.85:1 2.39:1 Việc so sánh thích hợp truyền hình thông thường HDTV Tuy nhiên không dựa tỉ lệ, chi tiết hình ảnh HDTV làm cho nhìn thấy hình ảnh từ góc độ rộng lớn nhiều (Poynton, 2003a) Hiện nay, hệ thống phổ biến HDTV là: Nhóm – D10VT4 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình • TS Lê Nhật Thăng Hệ thống với 750 dịng/hình ảnh, 60 hình ảnh/giây, qt 60 trường/giây (khơng xen kẽ) 720 dịng hoạt động cho hình ảnh • Hệ thống với 1125 dịng/hình ảnh, 30 hình ảnh/giây, qt luân phiên 60 trường/giây 1080 dòng hoạt động cho hình ảnh Trong qt xen kẽ, có nửa hình ảnh hình quét Trong khung hình cho hiển thị dịng số lẻ (1, 3, 5,…) cịn (2, 4, 6,…) khơng Điều xảy nhanh mà mắt người không cảm nhận được, coi hình ảnh đầy đủ Qt tiên tiến cho thấy khung hình hồn chỉnh thời điểm Thay xen kẽ dịng, dòng hiển thị đầy đủ 1, 2, 3,… đến hết Kết ta có hình ảnh sắc nét (HDTV.NET, 2006) Các tín hiệu HDTV phát định dạng 720p 1080i, lần lượt: 720p có nghĩa có 720 đường ngang quét dần dần, 1080i cho thấy có 1080 đường ngang quét xen kẽ Mặc dù thực tế có khác biệt đáng kể số đường quét ngang, hình ảnh thu từ hệ thống 720p 1080i giống (Poynton, 2003) Một kênh truyền hình phát sóng chương trình HDTV truyền hình độ nét tiêu chuẩn (SDTV), chí hai lúc Số lượng chương trình phụ thuộc vào băng thơng phân bổ Nhiều quốc gia cịn phát sóng chương trình truyền hình kỹ thuật số họ định dạng SDTV (Jones et al., 2006) SDTV hệ thống với khơng gian có độ phân giải 480 dịng, với 640 điểm ảnh (pixel) dòng, độ phân giải thời gian 60 hình giây chế độ xen kẽ Một pixel yếu tố thông tin nhỏ hình ảnh, có đặc điểm đặc biệt, chẳng hạn màu sắc độ sáng Hình ảnh chất lượng SDTV cao so với nhận từ đài truyền hình analog mở, khơng có vấn đề giao thoa màu sắc nhiễu thu nhà tín hiệu tương tự Hiện nay, hầu hết truyền thực định dạng 4:3, có số xu hướng di chuyển sang định dạng 16:9 (màn ảnh rộng) Khi so sánh, tốc độ truyền liệu chương trình HDTV cho phép phát sóng tương ứng với bốn chương trình SDTV Cũng HDTV SDTV, (HDTV.NET, 2006): Nhóm – D10VT4 10 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng Các tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc hỗ trợ nhiều chế độ kết hợp với nhau, bao gồm đơn sóng mang điều chế đa sóng, ba kiểu chọn màu đầu, tỷ lệ mã FEC, năm chòm ánh xạ, hai độ sâu đan xen, số tính khác dẫn đến hàng trăm phương thức hoạt động để hỗ trợ tiêu chuẩn multiprogram khác dịch vụ truyền hình kỹ thuật số độ nét cao (HDTV) Các đặc điểm tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc là: (1) Chuỗi giả ngẫu nhiên miền thời gian hoạt động phần mào đầu (2) Sử dụng mã chẵn lẻ kiểm tra mật độ thấp (LDPCs); (3) Hệ thống thông tin bảo vệ công nghệ trải phổ Chương mơ tả thành phần hệ thống truyền tải DTMB Hình 10.1 cho thấy sơ đồ thành phần hệ thống truyền tải Trung Quốc 10.2 Bộ trộn âm (Crambelr) Đầu vào hệ thống truyền hình dịng bit gọi dòng truyền tải (TS), dòng TS kết hợp âm thanh, video, thông tin liệu nén ghép với lớp MPEG Tùy thuộc vào nội dung đầu vào mà TS chứa chuỗi bit dài với chu kỳ định Mỗi chu kỳ bit làm tăng mật độ quang phổ, giảm hiệu suất hệ thống kênh fading chọn lọc, gây đồng máy thu Để tránh điều này, TS chọn lọc trước thực mã hóa kênh Bộ trộn âm DTMB nhân bit TS với chuỗi giả ngẫu nhiên có 215 − bit tạo đa thức: G(x) = + x14 + x15 G ( x) = + x14 + x15 , với trạng thái ban đầu 100101010000000 Bộ trộn âm khởi động lại đầu khung tín hiệu (được xác định sau) 10.3 Mã sửa lỗi chuyển tiếp (FEC) Nhóm – D10VT4 40 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng Để cải thiện khả sửa lỗi kênh, TS chọn đưa qua hệ thống sửa lỗi FEC Các tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc thực kết nối BCH (762, 752) với mã LDPC bên BCH (762, 752) có nguồn gốc từ BCH (1023, 1013) cách thêm 261 số phía trước bit thơng tin tổng 752 bit thơng tin trước mã hóa BCH, số sau loại bỏ đầu mã hóa BCH 10.3.1 Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC) Một điểm tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc sử dụng mã LDPC phần hệ thống mã FEC Mã LDPC phát minh năm 1961 Gallager (Gallager, 1962) bị phớt lờ khoảng thời gian dài, mã turbo đời vào năm 1993 (Berrou et al., 1993) Sau mã turbo giới thiệu, mã LDPC lại phát Mackay Neal (MacKay Neal, 1996), Wiberg (Wiberg et al., 1995) Mã LDPC có khả phân biệt lớp mã mà theo định lý đảm bảo hiệu suất tiệm cận mã có độ dài khối lớn có sẵn, với mơ hình phân tích, đánh giá hiệu suất mã dựa vào công suất Shannon (Madhow, 2008) Từ kết thực nghiệm, ta thiết kế mã LDPC có độ dài khối lớn mã turbo làm tốt ghép nối tiếp song song với mã chập Trong thực tế, với từ mã dài, mã LDPC đạt hiệu suất gần đến giới hạn Shannon So với mã turbo, Mã LDPC khó mã hóa lại dễ giải mã Ngồi ra, giải mã LDPC xây dựng kiến trúc song song thực thuật tốn có độ phức tạp thấp Về bản, mã LDPC ví dụ đặc biệt mã khối tuyến tính, ma trận kiểm tra chẵn lẻ H có cấu trúc đặc biệt Trong ma trận H số lượng "1" thấp nhiều so với số lượng "0 " Cụ thể hơn, xét mã LDPC nhị phân có ma trận kiểm tra chẵn lẻ H với cột hàng, chọn để thiết kế từ mã tương đối gắn so với chiều dài từ mã Nhóm – D10VT4 41 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng Giống với mã khối tuyến tính khác, mã LDPC xây dựng dựa ma trận kiểm tra chẵn lẻ H ma trận sinh G Trong tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc, ma trận sinh G mã LDPC xác định sau:  G0,0 G 1,0 Gkc =   M  Gk −1,0 G0,1 L G1,1 L M Gi , j Gk −1,1 L G0,c −1 I L G1,c −1 I L M M MO Gk −1,c −1 0 L 0 0   M  I (10.1) Bảng 10.1 Thông số từ mã LDPC tốc độ thực (BER < × ) Tốc độ Mã Chiều dài khối Bit thông tin k C Eb/No (dB) 7488 3008 24 35 2,1 Hiệu suất xa Shannon giới hạn 2,3 7488 4512 36 23 2,3 1,6 7488 6016 48 11 3,3 1,2 Bảng 10.2 Tốc độ hệ thống tải liệu khung tín hiệu 4200 biểu tượng (MB/s) Tỷ lệ FEC 4-QAM-NR 4-QAM 16-QAM 32-QAM 64-QAM 0,4 414 10 829 16 243 0,6 122 16 243 24 365 0,8 414 10 829 21 658 27 072 32 486 Trong I ma trận đồng a b × b với b = 127, ma trận khơng a b × b, ma trận ln hồn a b × b với ≤ i ≤ k - ≤ j ≤ c - Các thông số k c sử dụng để xác định mã LDPC tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc, có ba tỷ lệ mã hóa LDPC là: LDPC (7493, 3048), LDPC (7493, 4572), LDPC (7493, 6096) Chiều dài khối mã hóa thu từ ma trận sinh (10.1) Nhóm – D10VT4 42 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng 7493, bỏ bit kiểm tra để giảm chiều dài khối xuống 7488 Các thông số LDPC, tỷ lệ mã hóa, tốc độ thực trình bày bảng 10.1 10.4 Chịm tín hiệu lập đồ Chuỗi nhị phân đầu mã FEC chuyển đổi thành luồng ký hiệu mQAM , với bit vào mã hóa ký hiệu bit quan trọng (LSB) Các chịm tín hiệu hỗ trợ 64-QAM, 32-QAM, 16-QAM, 4QAM, 4-QAM-NR (Nordstrom-Robinson) 4-QAM-NR kết hợp mã hóa Nordstrom-Robinson (mã hóa khối) điều chế 4-QAM Trong đồ ký hiệu, Năng lượng thường dùng để giữ cho công suất trung bình tất ánh xạ Bảng 10.2, 10.3, 10.4 thể tốc độ liệu hệ thống tải trọng khác chiều dài khung tiêu đề, tỷ lệ mã chòm Các ô trống trường hợp tiêu chuẩn không hỗ trợ Bảng 10.3 Tốc độ liệu hệ thống tải trọng khung tín hiệu 4375 ký tự (MB/s) Tốc độ FEC 4-QAM-NR 4-QAM 16-QAM 32-QAM 64-QAM 0,4 198 10 396 15 593 0,6 979 15 593 23 390 0,8 198 10 396 20 791 25 989 31 187 Bảng 10.4 Tốc độ liệu hệ thống tải trọng khung tín hiệu 4725 ký tự (MB/s) Tốc độ FEC 4-QAM-NR 4-QAM 16-QAM 32-QAM 64-QAM Nhóm – D10VT4 0,4 813 626 14 438 0,6 219 14 438 21 658 43 0,8 813 626 19 251 24 064 28 877 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng 10.5 Ghép xen Hình 10.2 Cấu trúc Interleaving xoắn Ghép xen xoắn thực nhiều khung tín hiệu OFDM, hình 10.2 Số nhánh ghép xen B = 52, có hai loại cho độ sâu ghép xen M là: M = 240 M = 720 tương ứng Thời gian trễ interleaving / deinterleaving B × B (B - 1) × M, trễ tương ứng với chế độ 170 510 khung tín hiệu OFDM Tần số ghép xen sử dụng thân khung OFDM chế độ đa sóng 10.6 Cấu trúc khung Cấu trúc khung mô tả hình 10.3, sau hệ thống phân cấp chiều dài khung hình giảm Cấp cao hệ thống phân cấp khung ngày, kéo dài 24 Tiếp theo khung phút, kéo dài phút Mỗi khung phút chứa nhiều siêu khung có thời gian cố định 125 ms Dưới hệ thống phân cấp khung tín hiệu, đơn vị cấu trúc khung tín hiệu Khung tín hiệu bao gồm Nhóm – D10VT4 44 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng tiêu đề khung (FH) thân khung (FB), hình 10.4 Cả FH FB có tốc độ băng gốc kí hiệu 7,56 Msymbol/s Hình 10.3 Cấu trúc khung DTMB 10.6.1 Tiêu đề khung Các tiêu đề khung chuỗi nhiễu giả (PN) Có loại tiêu đề khung phân biệt dưa chiều dài là: 420, 595 945 ký tự Ba loại tiêu đề khung quy ước viết tắt tương ứng PN420, PN595, PN945 Bảng 10.5 Các cấu trúc khung Nhóm – D10VT4 45 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng Hình 10.4 Định dạng khung tín hiệu TDS-OFDM Có hai phương pháp khác dùng để xây dựng tiêu đề khung Phương pháp thứ sử dụng để xây dựng tiêu đề khung PN420 tiêu đề khung PN945 (xem bảng 10.5) PN420 PN945 tạo thành từ M chuỗi có độ dài tương úng 255 511, với phần mở rộng có tính chu kỳ tương ứng hoạt động preambles post-ambles Cơng suất trung bình tiêu đề khung gấp hai lần công suất trung bình thân khung Các tiêu đề khung có cấu trúc xoay siêu khung hình, nghĩa khung tín hiệu siêu khung có địa (khung tiêu đề) xác định riêng Một giải pháp thay tính đến khung giải khơng dùng tiêu đề khung cố định Tiêu đề khung PN595 tạo thành từ 595 ký tự từ chuỗi dài 1023 bit không cần mở rộng theo chu kỳ Tiêu đề khung PN595 có cơng suất trung bình tương đương với thân khung Các tiêu đề khung chìa khóa để nhận thiết kế Chúng sử dụng chuỗi đào tạo cho cân đóng vai trị khoảng bảo vệ cho thân khung Các tiêu đề khung không phụ thuộc vào chiều dài, tính chu kỳ hay mức lượng, chúng luôn điều chế miền thời gian (sóng mang đơn) với ánh xạ BPSK Đây đặc tính tiêu chuẩn Trung Quốc cho phép số hoạt động, chẳng hạn đồng khung, khơi phục sóng mang, ước lượng kênh cân bằng, Nhóm – D10VT4 46 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng thực cách sử dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu miền thời gian Ngồi ra, cịn cho phép đơn sóng mang (C1) đa sóng mang (C3780) chia sẻ kiến trúc 10.6.2 Thân khung Thân khung bao gồm hệ thống thông tin liệu mã hóa Mỗi thân chứa 3780 ký tự dài 500 ms (3780 × 1/7.56 ms) Có bit thông tin lớp vật lý (bit TPS) thân khung cung cấp cho người nhận thông tin giải điều chế / giải mã, đồ chòm sao, tốc độ LDPC, chế độ đan xen, chế độ thông tin sóng mang thơng tin tiêu đề khung Kỹ thuật trải phổ sử dụng để bảo vệ vết cắt, kết 36 ký tự TPS ánh xạ theo điều chế BPSK Bốn ký tự phương thức hoạt động, tức chúng biểu thị số lượng sóng mang sử Bảng 10.6 Các kiểu cấu trúc khung Tiêu Đề Khung 420 tín hiệu (55.6 µs) 595 tín hiệu (78,7 µs) 945 tín hiệu (125 µs) Thân Khung 3780 tín hiệu (500 µs) 3780 tín hiệu (500 µs) 3780 tín hiệu (500 µs) dụng Trong chế độ C1, điều chế đơn sóng mang sử dụng Còn lại chế độ C3780, điều chế đa sóng mang với 3780 sóng mang sử dụng 32 ký hiệu cuối cho biết thơng tin đồ chịm sao, tỷ lệ mã LDPC chế độ chèn Độ dài tiêu đề khung thay đổi, ba cấu trúc khung tín hiệu cho Bảng 10.6 10.7 Đồng miền thời gian ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (TDS-OFDM) Một điểm khác tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc sử dụng TDS-OFDM Phương pháp miền thời gian tiêu chuẩn Trung Quốc dựa ý tưởng sử dụng tiếng, chuỗi PN ngắn phần mở đầu OFDM (Tufvesson et al., 1999, Muck et al., 2003) Trái ngược với tiền tố vòng (cyclic prefix) sử dụng DVB-T, chuỗi PN đưa vào khoảng bảo vệ hoạt Nhóm – D10VT4 47 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng động chuỗi huấn luyện nhằm mục đích đồng hóa dự tốn, khơng có tín hiều hoa tiêu bổ sung thêm cần thiết Việc sử dụng chuỗi PN giúp thu hồi kênh nhanh chóng, từ thực trực tiếp miền thời gian (ví dụ: khoảng 5% thời gian theo yêu cầu DVB-T) DVB-T gửi lượng lớn chuỗi huấn luyện (chiếm 10% chuỗi liệu) để tạo thuận lợi cho đồng hóa tín hiệu tốt đẹp ước lượng kênh 10.7.1 Mơ hình hệ thống TDS-OFDM Chuỗi thông tin thứ n truyền đi, đại diện Si [ n ] , n = 0, , N -1, lần điều chế IFFT N-điểm: si [ k ] = N N −1 ∑S e n =0 j 2π kn / N i ,0 ≤ k ≤ N − (10.2) Sau đó, chuỗi PN xác định, đại diện { s [ k ]} i đưa biến đổi Fourier nhanh (IFFT) đầu ci [ k ] , k = 0, , M - 1, N −1 k =0 Các chuỗi PN mà TDS-OFDM sử dụng định nghĩa tập hợp thay đổi m-sequences Các chuỗi thỏa mãn điều kiện trực giao sau để cung cấp địa khung nhất: ci [ k ] * c j [ k ] = δ ( i, j ) , (10.3) với * hoạt động chập, hàm sửa lỗi Các vectơ khung tín hiệu xây dựng sau chèn chuỗi PN Như vậy, khung OFDM chia thành { c [ k ]} i hai phần không chồng chéo miền thời gian là: chuỗi PN Nhóm – D10VT4 48 M −1 k =0 chuỗi Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình { s [ k ]} i thông tin N −1 k =0 Giả sử kênh mô lọc FIR bán tĩnh lth với { h [ k ]} i đáp ứng xung TS Lê Nhật Thăng L −1 k =0 , hệ thống TDS-OFDM thiết kế theo cách thời hạn chuỗi PN vượt nhớ kênh, tức M ≥ L Tại máy thu thứ i nhận khung OFDM ri [ k ] , k = 1, , M + N + L - 2, bao gồm hai phần chồng lên (bỏ qua ảnh hưởng tiếng ồn): L −1 yi [ k ] = ci * hi = ∑ ci [ k − 1] hi [ l ] ,0 ≤ k ≤ N + L − l =0 (10.4) đại diện cho tích chập tuyến tính chuỗi PN ci [ k ] đáp ứng xung kênh hi [ k ] chuỗi: L −1 xi [ k ] = si * hi = ∑ si [ k − 1] hi [ l ] ,0 ≤ k ≤ N + L − l =0 (10.5) Thể tích chập tuyến tính chuỗi thơng tin si [ k ] đáp ứng xung kênh Nếu vào xét ảnh hưởng nhiễu AWGN biểu diễn dãy nhận tín hiệu khung ri [ k ] ni [ k ] cho ri [ k ] = ui [ k ] + ni [ k ] , ≤ k ≤ M + N + L − Với: Nhóm – D10VT4 hi [ k ] 49 (10.6) Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình  xi −1 [ k + N ] + yi [ k ] ,  yi [ k ] ,   ui [ k ] =  xi [ k − M ] + yi [ k ] ,  xi [ k − M ] ,   xi [ k − M ] + yi +1 [ k − N − M ] ,  Nếu chuỗi yi [ k ] TS Lê Nhật Thăng if ≤ k < L −1 if L −1 ≤ k < M if M ≤ k < M + L −1 if M + L − ≤ k < N + M if N + M ≤ k < N + M + L − trừ vào tín hiệu thu (10.7) ri [ k ] , tín hiệu cịn lại xi [ k ] tương đương với tín hiệu khơng đệm OFDM (ZP-OFDM) (Giannakis, 1997) (Scaglione et al., 1999a, 1999b) (Muquet et al., 2002) Do đó, tất phương pháp tốt xây dựng liên quan đến ZP-OFDM áp dụng Khơng giống tiền tố vịng truyền thống OFDM (CP-OFDM), khối đường truyền ZP-OFDM, ký hiệu nối sau mã hóa kí hiệu thơng tin IFFT-pre Hình 10.5: Truyền nhận TDS-OFDM Nếu số lượng ký hiệu với chiều dài tiền tố vịng, sau truyền ZP-OFDM CP-OFDM truyền hiệu phổ giống Không giống CP-OFDM khơng tốn băng thơng kênh mã hóa, ZP-OFDM đảm bảo khôi phục ký hiệu đảm bảo cân FAIR kênh FIR không phụ thuộc vào kênh không địa điểm Giá trả phức tạp tăng lên nhận: thay FFT đơn yêu cầu CP-OFDM, lọc FIR bắt buộc Các giải pháp dựa biến đổi Fourier nhanh (FFT) giải điều chế Nhóm – D10VT4 50 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS Lê Nhật Thăng có cơng bảo đảm khơi phục ký hiệu phân biệt vị trí vơ kênh trường hợp khơng phân biệt vị trí vơ kênh trường hợp khơng có tiếng ồn kênh biết đến (giả định điều chế quán) Băng thông kênh tương đương hệ thống TDSOFDM thể hình 10.5 10.8 Xử lý sau băng Một bậc lên cosin (SRRC) lọc với yếu tố roll-of 5% sử dụng lọc hình để hạn chế băng thơng tín hiệu truyền đến MHz Đáp ứng tần số lọc cho bởi: if |f |= (1 - α )/2Ts  1,   1  (2Ts f − + α )π     H ( f ) =  + cos    , if ( − α ) / 2Ts < T ≤ ( + α ) / 2Ts 2α       0, if f > ( + α ) / 2Ts  với Ts = 1/ 7.56 µ s (10.8) Ngoài ra, chế độ C1, hoa tiêu kép sử dụng để chèn vào khoảng 0,5 tỷ biểu tượng, với cơng suất trung bình -16 dB thấp so với tổng số cơng suất trung bình 10.9 Thiết kế người nhận Mặc dù công nghệ xử lý tín hiệu thu khơng xem thành phần tiêu chuẩn nay, điều chế khung tiêu đề miền thời gian số sóng mang (C1, C3780) lựa chọn quan trọng tiêu chuẩn, lại ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thu độ phức tạp Có loại dự toán phương pháp đền bù kênh phát triển Một thực xử lý tất miền thời gian sử dụng miền thời gian, mã tăng cường, định hướng liệu thích ứng cân với thuật toán LMS Hai tiếp cận xử lý thời gian tần số lai, thực ước lượng kênh miền thời gian với tiêu đề khung biết, bù thân khung miền tần số (Zheng et al., Năm 2004, Wang et al , 2003, 2005, Song et al., năm 2005, Yang et al., 2002) Nhóm – D10VT4 51 Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình Nhóm – D10VT4 52 TS Lê Nhật Thăng ... sóng kỹ thuật số Phát truy? ?n hình kỹ thuật số đa phương ti? ?n Phát truy? ?n hình kỹ thuật số đa phương ti? ?n mặt đất Tiêu chu? ?n truy? ?n hình kỹ thuật số Châu Âu Đĩa Lưu Trữ Dữ Liệu Cáp DVB Phát truy? ?n. .. CHƯƠNG 1: NHỮNG NGUY? ?N TẮC CƠ B? ?N CỦA TRUY? ?N HÌNH KỸ THUẬT SỐ 1.1 Truy? ?n hình kỹ thuật số Truy? ?n hình số xuất phát tri? ?n tự nhi? ?n truy? ?n hình tương tự analog Trước đây, giai đo? ?n s? ?n xuất n? ?n chương... vực có nhiều nhà cao tầng vùng đồi n? ?i N? ??i dung chương trình bày khái niệm truy? ?n hình kỹ thuật số, tảng chương trình kỹ thuật số, tổng quan truy? ?n hình độ n? ?t cao tiêu chu? ?n truy? ?n hình số tiêu