Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh (2)

Hệ thống truyền hình số vệ tinh ...........................................................................................................................................................................................................

MỤC LỤC

1.Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh 3

1.1.Khái quát hệ thống truyền hình số vệ tinh 3

1.2.Ưu nhược điểm của truyền hình vệ tinh 5

1.3.Một số ứng dụng của truyền hình số vệ tinh 6

2.Tiêu chuẩn DVB-S 7

2.1.Tiêu chuẩn DVB-S 7

2.1.1.Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng 8

2.1.2.Mã hóa ngoài 10

2.1.3.Khối xáo trộn bit 11

2.1.4.Mã hóa trong – mã chập 11

2.1.5.Lọc băng gốc và điều chế tín hiệu 12

2.2.Các thông số cơ bản hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S 12

3.Tiêu chuẩn DVB-S2 14

3.1.Tiêu chuẩn DVB-S2 14

3.1.1.Khối thích nghi kiểu truyền dẫn 15

3.1.1.1.Khối giao diện đầu vào 16

3.1.1.2.Bộ mã hóa CRC-8 16

3.1.1.3.Khối Merger/Slicer 17

3.1.1.4.Chèn BBHEADER 19

3.1.2.Khối thích nghi dòng truyền tải 21

3.1.2.1.Bộ đệm 21

3.1.2.2.Ngẫu nhiên hóa khung BBFRAME 21

3.1.3.Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC 22

3.1.3.1.Mã hóa ngoài – mã BCH 24

3.1.3.2.Mã hóa trong LDCP 25

3.1.3.3.Xáo trộn bit 25

3.1.4.Khối ánh xạ bit lên chòm sao điều chế 26

3.1.5.Tạo khung lớp vật lý 28

3.1.5.1.Cấu trúc khung truyền tải trong DVB-S2 28

3.1.5.2.Quá trình tạo khung lớp vật lý 30

3.1.6.Lọc băng thông gốc và điều chế cầu phương 32

3.2.Đặc điểm của tiêu chuẩn DVB-S2 33

3.3.Một số điểm đáng chú ý về thông số kỹ thuật của tiêu chuẩn DVB-S2 35

3.4.So sánh một số thông số kỹ thuật với DVB-S 40

Tổng kết 43

1 Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh

Truyền hình qua vệ tinh là một phương pháp phủ sóng có hiệu quả so với các phương pháp khác Trong hệ thống truyền hình mặt đất, để phủ sóng toàn

bộ lãnh thổ sẽ cần đến rất nhiều trạm phát truyền hình mặt đất với chất lượng tín hiệu không đồng đều, nhất là với địa hình nhiều đồi núi như nước ta Truyền hình qua vệ tinh có những ưu điểm mà các hệ thống phát sóng truyền hình khác như truyền hình cáp hay truyền hình mặt đất không thể có được

1.1 Khái quát hệ thống truyền hình số vệ tinh

Khác với các phương pháp truyền dẫn khác như truyền hình mặt đất hay truyền hình cáp, phương pháp truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh cũng có những đặc điểm riêng phụ thuộc vào mục đích truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh Do đặc điểm của truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh có đặc điểm là truyền dẫn trong tầm nhìn thẳng, hệ số định hướng của anten lớn, tín hiệu ít bị ảnh hưởng của phản xạ nhiễu đường Tuy nhiên do công suất trên vệ tinh là hữu hạn, đồng thời cự ly thông tin lớn, suy giảm đường truyền lớn, dễ bị ảnh hưởng của mưa nhất là băng tần Ku vì vậy tỷ số C/N của đường truyền không cao so với các phương pháp truyền dẫn khác, ví dụ như truyền hình cáp hay truyền hình số mặt đất Chính vì những lý do đó mà hiệu suất sử dụng băng thông không cao

so với các phương pháp truyền dẫn khác

Các trạm phát sóng truyền hình DBS (Direct Broadcast Satellte) làm nhiệm vụ nhận tín hiệu Audio/Video từ các nguồn chương trình khác nhau như: Studio, internet, cáp quang… tín hiệu sau đó được số hóa, mã hóa, nén, ghép kênh, điều chế, qua hệ thống mã khóa quản lý khách hàng rồi được phát lên vệ tinh với tần số đường lên

Vệ tinh nhận tín hiệu từ trạm phát, khuếch đại rồi chuyển đến cho các thuê bao với tần số đường xuống

Hình 1.1: Sơ đồ khối truyền hình số qua vệ tinh

 Khối mã hóa tín hiệu và ghép kênh: Có nhiệm vụ tạo ra dòng truyền tải

TS Tín hiệu truyền hình tương tự được biến đổi sang tín hiệu số, sau

đó được nén theo tiêu chuẩn MPEG–2 Dòng bit thu được là các dòng

cơ sở ES được phân vào các gói dòng truyền tải TS Tùy thuộc vào hệ thống mà dòng truyền tải có thể là đơn chương trình hay đa chương trình Các biện pháp khóa mã cũng có thể được áp dụng để tăng tính bảo mật cho hệ thống

 Khối điều chế: Sau khi tạo thành dòng truyền tải MPEG–2, tín hiệu được đưa đến khối điều chế tín hiệu số Khối điều chế có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu truyền hình số MPEG–2 thành tín hiệu trung tần IF Tùy thuộc vào các tiêu chuẩn khác nhau mà các kiểu điều chế được sử dụng khác nhau Các kiểu điều chế được áp dụng trong tiêu chuẩn DVB–S là QPSK, BPSK, 8PSK hay 16PSK; trong DVB–S2 là QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK

 Phần RF: Sau khi điều chế dòng truyền tải thành tín hiệu trung tần IF, tín hiệu trung tần IF sẽ được đưa tới khối đổi tần lên (Upconverter) để biến đổi tín hiệu trung tần từ 70 MHz lên thành tín hiệu RF Tùy thuộc vào băng tần hoạt động của hệ thống mà tần số RF có thể thay đổi từ 5,9 GHz đến 6,7 GHz đối với băng tần C hay từ 13,75 GHz đến 14,5 GHz đối với băng tần Ku Sau khi đi qua khối đổi tần tín hiệu RF được đưa vào khối khuếch đại công suất (HPA – High Power Amplifier) để đạt công suất cần thiết phát lên vệ tinh Khối đổi tần này và khối khuếch đại công suất tương tự như các khối khuếch đại công suất hay đổi tần trong các trạm phát truyền hình tương tự qua vệ tinh.

1.2 Ưu nhược điểm của truyền hình vệ tinh

Ưu điểm:

− Tính quảng bá cho mọi địa hình, vùng phủ sóng rộng

− Có dải thông khá rộng, khả năng đa truy nhập, dung lượng thông tin lớn

− Chất lượng và độ tin cậy cao

− Tính linh hoạt cao, hiệu quả kinh tế lớn

− Đa dạng về loại hình phục vụ

− Thích hợp cho các dịch vụ quảng bá hiện đại

Nhược điểm:

− Trễ đường truyền lớn

− Ảnh hương của tạp âm và suy hao

− Giá thành lắp đạt hệ thống rất cao, chi phí để phóng vệ tính tốn kém

− Tồn tại xác suất rủi ro

− Khó bảo dưỡng, sửa chữa và nâng cấp

− Vệ tinh có tuổi thọ giới hạn, khoảng 20 năm Mỗi lần thay thế đòi hỏi giá thành cao

− Không gian để phát triển hạn chế

− Phụ thuộc nhiều vào thời tiết, bức xạ mặt trời

1.3 Một số ứng dụng của truyền hình số vệ tinh

 Truyền hình trực tiếp từ vệ tinh tới các hộ gia đình (DTH): Cung cấp các kênh truyền hình mà người xem có thể thu trực tiếp chương trình truyền hình từ vệ tinh bằng anten thu có đường kính từ 60cm đến 90cm

Hình 1.2: Một số ứng dụng của truyền hình số qua vệ tinh

 Truyền dẫn tín hiệu đến các trạm phát lại mặt đất: Phương thức này đang được áp dụng hiệu quả tại Đài THVN để đưa tín hiệu các chương trình VTV1, VTV2, VTV3, VTV5 đến khoảng hơn 100 trạm phát lại mặt đất của THVN tại các tỉnh thành phố và hàng ngàn máy phát lại công suất nhỏ khác tại các huyện, xã trong cả nước

 Truyền hình độ phân giải cao (HDTV): Cung cấp các kênh truyền hình có độ phân giải cao HDTV trên độ rộng băng tần của 1 bộ phát đáp mà hệ thống tương tự không thể thực hiện được

 Truyền dẫn tín hiệu truyền hình lưu động (SNG): Truyền tin nhanh

từ hiện trường về studio, truyền hình trực tiếp các chương trình ca nhạc, thể thao, các sự kiện chính trị, văn hóa

 SMATV: Cung cấp dịch vụ truyền hình đến các tòa nhà lớn, khu chung cư

 Đầu cuối CATV: Cung cấp tín hiệu truyền hình đến các đầu cuối dịch vụ truyền hình cáp để đưa đến các thuê bao truyền hình cáp

2 Tiêu chuẩn DVB-S

2.1 Tiêu chuẩn DVB-S

Tiêu chuẩn DVB-S ra đời vào năm 1994, được sử dụng phổ biến để truyền tín hiệu truyền hình quảng bá vệ tinh Đường truyền vệ tinh ngoài những ưu điểm còn tồn tại một nhược điểm lớn là cự ly thông tin lớn, chịu ảnh hưởng mạnh của nhiễu và tạp âm Bản thân dòng truyền tải MPEG-2 không có chức năng sửa lỗi, chống nhiễu đường truyền do vậy không thể truyền trực tiếp dòng truyền tải Tiêu chuẩn được thiết kế trên cơ sở gia tăng khả năng chống nhiễu cho dòng tải MPEG-2

Theo DVB-S, quá trình xử lý tín hiệu truyền hình về tinh gồm các bước sau:

− Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng

− Mã hóa ngoài sử dụng mã Reed-Solomon RS (204,188)

− Xáo trộn bit nhằm tăng khả năng chống lỗi cụm

− Mã hóa trong sử dụng mã xoắn với các tỷ lệ mã khác nhau

− Lọc băng gốc và điều chế QBSK

Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình vệ tinh DVB-S

2.1.1 Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng

a) Sự cần thiết phải phân tán năng lượng

Dòng bit đầu vào phải được tiến hành phân tán năng lượng, mục đích của quá trình này là nhằm xáo trộn các bit nhằm tránh hiện tượng các bit giống nhau tập trung với số lượng lớn Khi đó sẽ xảy ra hiện tượng tập trung năng lượng trong phổ, được biết đến như các phổ vạch Cần tránh xuất hiện phổ vạch do:

− Sự tập trung năng lượng cao tần sẽ tăng khả năng tạo ra giao thoa trong các kênh có tần số cạnh nhau

− Các vạch phổ cố định có thể tạo ra vấn đề nghiêm trọng khi thu Bởi

vì bộ dao động nội có thể điều chỉnh đến vạch phổ thay cho sóng mang tới, gây tổn hao thông tin

− Các vạch phổ, thực chất là thành phần một chiều DC rất khó để truyền dẫn, gây mất mát thông tin được truyền đi

b) Nguyên lý của ngẫu nhiên hóa nhằm phân tán năng lượng

Việc ngẫu nhiên hóa được thể hiện theo nguyên lý tương tự như kỹ thuật trải phổ Dãy bit đầu vào sẽ được cộng modul 2 với một dãy bit giả ngẫu nhiên (PRBS – Pseudo Random Binary Sequence) được tạo ra từ các thanh ghi dịch Như vậy tín hiệu đầu vào có phổ bất kỳ trở thành tín hiệu có phổ tương tự như phổ của tín hiệu giả ngẫu nhiên

Tại phía thu, dãy bit thu được cũng được cộng với dãy bit giả ngẫu nhiên Khi đó sẽ khôi phục được dữ liệu hoàn toàn giống như trước khi xáo trộn

Để tín hiệu sau khi khôi phục hoàn toàn giống với tín hiệu đã truyền tải đi thì tín hiệu giả ngẫu nhiên tại phần thu phải giống hoàn toàn so với phần phát

và phải đồng bộ với phần phát

c) Điều kiện của chuỗi giả ngẫu nhiên

Các chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS có thể được tạo ra từ các thanh ghi dịch

và các mạch hồi tiếp Đối với thanh ghi dịch có độ dài n, độ dài N của chuỗi PRBS được tạo ra là: N = 2n− 1

Chuỗi PRBS trước khi xáo trộn với luồng bit vào MPEG-2 phải thỏa mãn các điều kiện như:

− Tính cân đối (balance property): Số bit 1 và 0 lệch nhau tối đa 1 bit

− Tính chạy (run property): Số bước chạy độ dài 1 chiếm 1/2 tổng số bước chạy, số bước chạy có độ dài 2 chiếm 1/4 tổng số bước chạy, độ dài 3 chiếm 1/8 tổng số bước chạy

− Tính tương quan (correlation property): So chuỗi ban đầu với chính chuỗi đó khi dịch chuyển, tổng các số hợp (giống nhau) a (agreement) và tổng các số không hợp (khác nhau) d (disagreement) lệch nhau không nhiều hơn 1

2.1.2 Mã hóa ngoài

Đường truyền vệ tinh chịu ảnh hưởng lớn của nhiễu và tạp âm nên việc áp dụng các phương pháp sửa lỗi là rất cần thiết Thông tin truyền hình là dạng thông tin một chiều do vậy phương pháp sửa lỗi được sử dụng là phương pháp sửa lỗi trước FEC Theo phương pháp này, phía thu khi nhận được tín hiệu sẽ

có khả năng phát hiện và tự sửa chữa lỗi bit nếu có

Dòng bit sau khi qua khối thích nghi dòng truyền tải và phân tán năng lượng sẽ được đưa đến khối mã hóa ngoài Trong tiêu chuẩn DVB, mã ngoài được sử dụng là mã RS (204,188) Đây là mã Reed-Solomon, thuộc dạng mã khối Mã khối xử lý các khối mã theo kích thước cố định, đối với mã RS (204, 188) kích thước khối mã được xử lý là 188 byte phù hợp với kích thước gói truyền tải MPEG-2 Các gói này được kết hợp với 16 byte gồm các thông tin

có chức năng phục vụ cho mục đích xác định và sửa lỗi tại phía thu Như vậy kích thước từ mã sau bộ mã hóa ngoài là 204 byte

Hình 2.2: Gói dòng truyền tải TS của MPEG-2

Hình 2.3: Gói TS sau khi được mã hóa TS (204,188)

Mã RS (204,188) là mã được rút gọn dựa trên mã gốc RS (255,239) Trước khi đưa vào bộ mã hóa RS (255,239), dòng bit được thêm vào 51 byte mang giá trị 0 Tại đầu ra bộ mã hóa các giá trị này sẽ bị loại bỏ để tạo thành gói 204 byte

Theo lý thuyết về mã khối, mã RS (204,188) có thể sửa được tối đa 8 byte trong 1 gói Khả năng sửa lỗi của mã khối đối với lỗi ngẫu nhiên phụ thuộc vào số vị trí nhỏ nhất khác nhau giữa các cặp mã khác nhau, được gọi là khoảng cách Hamming Mã RS (204,188) có thể sửa được cả lỗi ngẫu nhiên

và lỗi chùm, tuy nhiên nó chỉ hiệu quả đối với các lỗi đơn, nếu lỗi chùm ảnh hưởng đến nhiều hơn 8 byte thì mã RS (204,188) không thể khắc phục được

mà phải kết hợp với các phương pháp sửa lỗi khác

2.1.3 Khối xáo trộn bit

Phương pháp xáo trộn bit được kết hợp với mã ngoài RS (204,188) để nâng cao khả năng sửa lỗi chùm Khi có lỗi chùm xảy ra, chất lượng tín hiệu thu được suy giảm đột ngột Nếu lỗi chùm xảy ra vượt quá 8 byte thì phương pháp mã sửa sai RS (204,188) không thể khắc phục được và dẫn tới sự sai lệch trong quá trình giải mã lại tín hiệu

Nguyên lý của việc xáo trộn bit là xáo trộn các byte trong các gói khác nhau theo một quy luật nhất định, sao cho các byte liền nhau sẽ thuộc các gói khác nhau Tại phía thu, việc xáo trộn được làm ngược lại với phía phát Khi

có lỗi chùm xảy ra trên đường truyền thì các lỗi đó phân đều trên các gói mà không tập trung tại một gói, nhờ đó mà khi đường truyền bị lỗi chùm thì vẫn

có thể khắc phục được trong một giới hạn nào đó

2.1.4 Mã hóa trong – mã chập

Mã hóa trong là lớp mã hóa thứ 2 được sử dụng trong truyền hình số vệ tinh và truyền hình số mặt đất để nâng cao hơn nữa khả năng sửa lỗi đường truyền Mã hóa trong theo tiêu chuẩn DVB-S là loại mã chập Mã chập không

xử lý các khối bit cố định như mã khối Dòng bit đầu vào bộ mã hóa là liên tục và được đưa vào một thanh ghi dịch có kích thước K (tầng), được gọi là chiều dài ràng buộc của bộ mã hóa Tín hiệu đầu vào sẽ được cộng modul 2

với nội dung chứa trong thanh ghi dịch Sở dĩ gọi là mã chập vì tín hiệu vào

sẽ được mã hóa bằng cách cộng với chính nó đã được làm trễ về thời gian

2.1.5 Lọc băng gốc và điều chế tín hiệu

Trong các thiết bị điều chế tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh, tín hiệu được xử lý bằng DSP ở khâu điều chế cũng như các bộ lọc số trung tân Điều này giúp cho tín hiệu truyền hình có được độ linh động cao và tốc độ ổn định Việc điều chế tín hiệu sử dụng DSP cho phép thay đổi kiểu điều chế (QPSK, 8PSK) dễ dàng trong những trường hợp đặc biệt

Tín hiệu vào bộ điều chế là tín hiệu số với các xung biểu diễn “0” và “1” Phổ tần số của các tín hiệu này theo lý thuyết là vô hạn và đòi hỏi kênh truyền cũng phải có băng thông vô hạn để truyền dẫn Điều này không thể thực hiện được trong thực tế do vậy cần phải có các bộ lọc để hạn chế dải thông của tín hiệu Sử dụng các bộ lọc dẫn đến can nhiễu giữa các symbol liền nhau, được gọi là nhiễu liên symbol ISI Để khắc phục điều này, các bộ lọc phải thỏa mãn tiêu chuẩn Nyquist Loại bộ lọc được sử dụng trong tiêu chuẩn DVB-S là bộ lọc cos nâng, được đặc trưng bởi hệ số roll-off α

2.2 Các thông số cơ bản hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S

Các thông số chung của hệ thống DVB-S được tham chiếu và áp dụng nguyên vẹn từ tài liệu ETSI EN 300 421 V1.1.2 về khuyến nghị cấu trúc khung, mã hóa kênh và điều chế đối với hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S Cụ thể như sau:

1 Hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S

6 Tỷ lệ mã sửa sai (FEC) 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8

Bảng 2.1: Thông số cơ bản của tiêu chuẩn DVB-SBảng sau cho thấy sự so sánh giữa băng thông tín hiệu truyền, tỷ lệ mã chập với lượng thông tin hữu ích thu được sau giải mã chống nhiễu Thông tin hữu ích tăng theo tỷ lệ mã chập được sử dụng và băng thông được cấp phát cho kênh truyền

Bảng 2.2: Sự phụ thuộc của tốc độ bit vào băng thông và tỷ

lệ mã trong DVB-STrong đó:

BW (Bandwidth): Băng thông tín hiệu

R : Tốc độ dòng bit sau giải mã FEC

Tuy các tỷ lệ mã cao có hiệu suất dòng bit lớn hơn nhưng khả năng chống nhiễu thấp, không phù hợp với đường truyền kém Bảng sau cho thấy mối

quan hệ giữa tỷ lệ mã và tỷ số năng lượng bit trên mật độ phổ công suất tạp

âm (E N b / 0) Tỷ số E N b/ 0 được chọn để thỏa mãn tiêu chí QEF sau khi qua

bộ giải mã Reed-Solomon Như vậy, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể và chất lượng đường truyền mà tỷ lệ mã được lựa chọn phù hợp

Bảng 2.3: Tỷ lệ mã trong và E N b / 0 yêu cầu tại phía thu(*) E N b / 0 yêu cầu được tính với BER = 4

2.10− sau khi giải mã chập, QEF sau giải mã RS (204,188)

QEF được định nghĩa là có xấp xỉ nhỏ hơn 1 lỗi trong 1 giờ ở đầu vào của

bộ giải nén MPEG-2 tương ứng với BER 10−10 đến 10−11

3 Tiêu chuẩn DVB-S2

Chuẩn truyền hình số vệ tinh DVB-S hiện đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới, tuy nhiên nhu cầu tăng hiệu quả sử dụng băng tần và tốc độ truyền dẫn tín hiệu để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các dịch vụ như dịch vụ HDTV, dịch vụ Internet tốc độ cao qua vệ tinh Chuẩn DVB-S2 ra đời để đáp ứng các nhu cầu đó

3.1 Tiêu chuẩn DVB-S2

DVB-S2 là thế hệ thứ 2 của truyền hình số qua vệ tinh, được phát triển từ năm 2003 DVB-S2 kết hợp chức năng của truyền hình quảng bá DVB-S và

các ứng dụng chuyên nghiệp DVB-DSNG trong một tiêu chuẩn duy nhất Trong tương lai, DVB-S2 sẽ dần thay thế cả hai tiêu chuẩn này nhờ sự vượt trội về hiệu quả sử dụng băng tần và độ linh hoạt.

Sơ đồ khối hệ thống DVB-S2 như sau:

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống DVB-S2

3.1.1 Khối thích nghi kiểu truyền dẫn

Khối thích nghi kiểu truyền dẫn thực hiện việc thích nghi giao diện đầu vào, mã hóa CRC-8 để phát hiện lỗi, đồng bộ và kết hợp dòng bit (trong trường hợp đầu vào đa chương trình), chia nhỏ dòng bit thành các DATA FIELD Cuối cùng, một tín hiệu báo hiệu được thêm vào để thông báo cho phía thu biết những thông tin cơ bản về dữ liệu và cấu trúc khung Định dạng của chuỗi bit đầu ra của khối thích nghi kiểu truyền dẫn sẽ bao gồm trường BBHEADER (80 bit) và trường dữ liệu DATA FIELD có kích thước không

cố định

3.1.1.1 Khối giao diện đầu vào

Theo định nghĩa, đầu vào của hệ thống DVB-S2 có thể là:

− Một hoặc nhiều dòng truyền tải (TS) MPEG

− Một hoặc nhiều dòng dữ liệu chung, có thể là dòng bit liên tục hoặc dạng gói

Do DVB-S2 chấp nhận nhiều dạng đầu vào khác nhau nên các dạng đầu vào này cần phải được nhận biết và chuyển về một dạng chung DVB-S2 phân loại đầu vào dựa trên độ dài của dòng bit và gán các giá trị độ dài gói UPL (User Packets Length) tương ứng như sau:

− Dòng truyền tải TS: Giá trị UPL cố định và bằng (188 x 8) bit (độ dài một gói MPEG) Byte đầu tiên luôn là byte đồng bộ

− Dòng dữ liệu chung: Có thể là dòng bit liên tục hoặc dạng gói dữ liệu Trong trường hợp gói, nếu độ dài gói không đổi và nhỏ hơn 64k thì UPL được gán bằng độ dài của gói, nếu không thỏa mãn 2 điều kiện trên thì đầu vào được xem như liên tục

Đối với các gói dữ liệu không phải dòng truyền tải, nếu byte đồng bộ là byte đầu tiên của gói thì byte này sẽ không bị thay đổi Nếu không, byte đồng

bộ bằng 0D sẽ được thêm vào phía trước của gói đồng thời giá trị UPL tăng thêm 8 bit

− Tín hiệu điều chế ACM: Nếu hệ thống làm việc trong chế độ mã hóa điều chế thích nghi ACM, tín hiệu điều khiển có thể được sử dụng để điều chỉnh tỷ lệ đầu vào cho phù hợp với điều kiện truyền dẫn

3.1.1.2 Bộ mã hóa CRC-8

Mã hóa CRC chỉ được sử dụng cho dạng dữ liệu gói Nếu UPL = 0D thì khối này được bỏ qua không xử lý

Trường hợp UPL ≠ 0, dòng bit đầu vào sẽ có dạng một chuỗi các gói dữ liệu người dùng UP (User Packet) với độ dài UPL, bắt đầu bằng byte đồng bộ (byte đồng bộ được hệ thống gán bằng 0 nếu không có).

Nếu như vậy, phần mang thông tin có ích của gói UP (ngoại trừ byte đồng bộ) sẽ được đưa vào bộ mã hóa CRC, với đa thức sinh:

g(X) = (X5 +X4 +X3 +X2 + 1)(X2 + +X 1)(X + 1) = X8 +X7 +X6 +X4 +X2 + 1.Đầu ra bộ mã hóa CRC là phần dư của phép tính: [X u X8 ( ) : ( )]g X , trong đó u(X) là gói đầu vào sau khi trừ đi 8 bit của byte đồng bộ Giá trị này sẽ thay thế cho byte đồng bộ của gói UP tiếp theo, còn byte đồng bộ bị thay thế sẽ được copy vào trường SYNC của BBHEADER

Hình 3.2: Hoạt động của bộ mã hóa CRC-8

3.1.1.3 Khối Merger/Slicer

Đầu vào của bộ Merger/Slicer có thể là dòng bit liên tục hoặc gói UP Khối Merger/Slicer gồm 2 thành phần, thực hiện 2 nhiệm vụ khác nhau:

• Slicer:

Đọc dòng dữ liệu vào (trường hợp có nhiễu đầu vào thì chỉ đọc 1 trong

số các dòng đầu vào) rồi chia thành các khối DATA FIELD có kích thước DFL (Data Field Length) Giá trị DFL phải thỏa mãn:

(K bch− 80) ≥DFL≥ 0

Trong đó K BCH là độ dài khối bit trước khi mã hóa BCH (nhận các giá trị khác nhau, tùy theo tỷ lệ mã được áp dụng), 80 bit là kích thước của trường BBHEADER

• Merger:

Liên kết các khối DATA FIELD của cùng một dòng đầu vào Trong trường hợp chỉ có một dòng dữ liệu đầu vào thì khối Merger trở nên không cần thiết và được bỏ qua

Tùy thuộc vào ứng dụng, việc phân chia các bit vào trường DATA FIELD có thể được thực hiện theo 2 cách:

− Lắp đầy kích thước tối đa của DATA FIELD, tương ứng với độ dài bit yêu cầu trước khi mã hóa BCH trừ đi 80 bit BBHEADER Như vậy, một gói UP có thể bị chia vào nhiều DATA FIELD khác nhau

− Ngược lại, có thể phân chia sao cho mỗi DATA FIELD chỉ chứa một số nguyên các UP

Do các gói UP có thể bị chia vào các DATA FIELD khác nhau và các byte đồng bộ được thay thế bằng trường sửa lỗi CRC-8, nên để thực hiện đồng bộ ở phía phát cần chỉ ra số các bit tính từ đầu một DATA FIELD cho đến bit bắt đầu của trường CRC-8 đầu tiên Khoảng cách này sẽ được chứa trong những SYNCD trong BBHEADER

Hình 3.3: Định dạng đầu ra sau khối thích nghi kiểu truyền dẫn

3.1.1.4 Chèn BBHEADER

Một trường BBHEADER có độ dài cố định (10 byte) sẽ được thêm vào phần đầu của DATA FIELD nhằm xác định cấu trúc của DATA FIELD đó.BBHEADER gồm các thành phần:

1) MATYPE (2 byte): mô tả định dạng dòng dữ liệu đầu vào, phương pháp thích nghi kiểu truyền dẫn, chế độ làm việc CCM hay ACM, hệ số roll-off α

Trong đó:

• Byte đầu tiên (MATYPE – 1) gồm các thành phần:

− TS/GS – Transport Stream/ Generic Stream: đầu vào là dòng truyền tải hay dòng dữ liệu chung (2 bit)

− SIS/MIS – Single Input Stream/Multiple Input Stream: Một hay nhiều dòng dữ liệu đầu vào (1 bit)

− CCM/ACM: Mã hóa và điều chế không đổi CCM hay mã hóa và điều chế thích nghi ACM (1 bit).

− ISSYI – Input Stream Synchronization Indicator: Chỉ thị cơ chế định thời ở phía thu có hoạt động hay không (1 bit)

− NPD – Null Packet Deletion: Chỉ thị cơ chế xóa các gói rỗng có hoạt động hay không (1 bit)

− RO: Hệ số roll-off α (2 bit)

Bảng 3.1: Giá trị các trường trong MATYPE – 1

• Byte thứ 2 (MATYPE – 2): Nếu trường SIS/MIS chỉ thị nhiều dòng dữ liệu đầu vào thì byte thứ 2 chứa nội dung xác định các dòng dữ liệu này, nếu không sẽ không được dự phòng

2) UPL – User Packet Length (2 byte): Chiều dài của gói người dùng UP [bit] UPL nhận các giá trị trong khoảng [0, 65535]

3) DFL – Data Field Length (2 byte): chiều dài của DATA FIELD [bit] DFL nhận các giá trị trong khoảng [0, 58112]

4) SYNC (1 byte): bản sao của byte đồng bộ gói UP

5) SYNCD (2 byte): khoảng cách từ bit đầu tiên của DATA FIELD và bit bắt đầu của trường CRC-8 đầu tiên thuộc DATA FIELD đó

6) CRC-8: byte chỉ thị lỗi áp dụng cho 9 byte đầu tiên của BBHEADER.

3.1.2 Khối thích nghi dòng truyền tải

Hình 3.4: Các thành phần trong khối thích nghi dòng truyền tải

3.1.2.1 Bộ đệm

Đầu ra của khối là khung BBFRAME sẽ được đưa vào khối mã hóa BCH,

do vậy BBFRAME phải có đúng kích thước theo yêu cầu của bộ mã hóa Bộ đệm được sử dụng trong trường hợp dữ liệu không đủ lấp đầy một khung BBFRAME, hoặc một số nguyên lần các gói UP nằm trong DATA FIELD, dẫn đến còn có những chỗ trống Khi đó bộ đệm sẽ bổ sung thêm

(K bch−DFL− 80) bit 0 để khung BBFRAME có độ dài cần thiết là K bch Đối với ứng dụng quảng bá, DFL = K bch− 80do vậy không cần sử dụng bộ đệm.

Hình 3.5: Khung BBFRAME tại đầu ra khối thích nghi dòng truyền tải

3.1.2.2 Ngẫu nhiên hóa khung BBFRAME

Quá trình ngẫu nhiên hóa được sử dụng tương tự như trong tiêu chuẩn DVB-S nhằm phân tán năng lượng dòng bit, tránh xuất hiện thành phần DC trong phổ tín hiệu Nguyên lý thực hiện trong DVB-S2 cũng sử dụng chuỗi giả ngẫu nhiên PRSB

Hình 3.6: Nguyên lý ngẫu nhiên hóa trong DVB-S2

3.1.3 Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC

Hình 3.7: Các thành phần trong khối mã hóa trước FECDVB-S2 cũng áp dụng các biện pháp sửa lỗi trước như DVB-S, tuy nhiên phương pháp mã hóa khác với DVB-S Thay thế tương ứng cho mã Reed-Solomon và mã chập là mã khối BCH và mã kiểm tra độ ưu tiên cường độ thấp LPDC Ngoài ra một số lượng lớn các tỷ lệ mã hóa được đưa vào DVB-S2 giúp cho hệ thống có thể linh hoạt làm việc theo các điều kiện đường truyền khác nhau, thậm chí cả khi mức nhiễu cao hơn mức tín hiệu

Định dạng đầu vào bộ mã hóa sửa sai là các khung BBFRAME Bộ mã hóa đưa thêm các bit sửa sai tương ứng với 2 loại mã hóa, tạo thành cấu trúc khung mới FECFRAME như sau: