Sơ đồ mô phỏng được thể hiện trong Hình 4.1, bao gồm hai tuyến thu – phát đồng thời: tuyến các khối màu xanh thể hiện việc sử dụng mã hóa không thời gian (kết hợp MISO và OFDM) còn tuyến màu vàng cam thể hiện việc thu phát khi không dùng OSTBC (là sự kết hợp SISO-OFDM thông thường). Hệ thống sơ đồ khối thực hiện các chức năng sau:
- Tạo BBFRAME từ nguồn ngẫu nhiên.
- Mã hóa ngoài BCH với chiều dài từ mã Nbch bằng 48600 bit. - Mã hóa trong LDPC với chiều dài từ mã Nldpc bằng 64800 bit. Mã hóa BCH kết hợp LDPC sẽ tạo ra một FECFRAME thông thường. - Xen bit.
- Điều chế 64-QAM với chòm sao xoay.
- Mã hóa OSTBC theo mô hình MISO Alamouti với hai anten phát, một anten thu. - Mô phỏng kênh truyền có fading kèm nhiễu trắng AWGN.
- Thu phát OFDM sử dụng biến đổi IFFT/FFT.
- Giải điều chế, giải xen bit và giải mã hóa ở phía thu.
Ngoài ra, mô hình còn có các khối để đánh giá và hiển thị tỉ lệ lỗi gói, tỉ lệ lỗi bit LDPC. Một màn hình scope sẽ thể hiện méo kênh thông qua tín hiệu thu về.
4.3. Thông số cấu hình
Để đơn giản hóa, mô hình được thực hiện với các điều kiện sau: - Máy phát và máy thu được đồng bộ một cách hoàn hảo
- Mô phỏng tạo BBFRAME với phần BBHEADER và DATA FIELD sử dụng nguồn ngẫu nhiên nhị phân Bernoulli. Khung BBFRAME không bị xáo trộn (scrambling). - Chỉ hỗ trợ khung FECFRAME thường (với độ dài khối từ mã LDPC là 64800). - Máy thu không chuyển động (dịch tần Doppler xấp xỉ bằng 0).
- Đáp ứng của kênh là biết trước để đơn giản việc ước lượng kênh.
Đồng thời, mô hình không thực hiện các phần sau trong tiêu chuẩn DVB-T2: - Các chế độ điều chế khác với 64-QAM.
- Khung FECFRAME ngắn.
- Đóng gói khung T2-FRAME - Xen cell, xen thời gian, xen tần số.
- Báo hiệu PL - Xáo trộn PL - Chèn pilot
Một số thông số mô phỏng được tổng hợp trong Bảng 4.1.
Bảng 4.1: Thông số mô phỏng
Thông số Mô tả Giá trị
Nbch Kích thước từ mã BCH 48600
Kbch Kích thước từ mã LDPC 64800
M Chế độ điều chế QAM 64
T Chu kỳ nguyên tố ứng với băng thông 8MHz 7/64 µs
4.4. Kết quả và nhận xét
4.4.1. Kết quả
Hình 4.2 chòm sao xoay phát đi và thu về
Hình 4.3: Tỉ lệ lỗi gói khi có MISO (1) Tỉ lệ lỗi gói khi không có MISO (2).
Hình 4.3: So sánh tỷ số BER theo SNR giữa SISO và MISO
4.4.1. Nhận xét:
Từ các kết quả mô phỏng trên có thể rút ra một số nhận xét sau: - Phổ tín hiệu DVB-T2 mô phỏng khá giống với phổ lý thuyết.
- Qua kênh truyền có nhiễu AWGN, tín hiệu bị méo khá nhiều. Tuy nhiên nhờ áp dụng các thuật toán mã hóa sửa lỗi, dữ liệu phát đi vẫn có thể nhận được chính xác ở phía phát, thể hiện qua kết quả tỉ lệ lỗi bit trước giải mã LDPC cao hơn so với sau giải mã.
- Với cùng mức công suất phát và điều kiện kênh truyền, khi áp dụng mô hình MISO-OFDM so với mô hình SISO-OFDM thì tỉ lệ lỗi bit ở tín hiệu thu về giảm đáng kể. Từ đó có thể rút ra kết luận về hiệu quả phân tập khi áp dụng MISO.
Như vậy, phần mô phỏng tuy còn hạn chế là chưa thực hiện ước lượng kênh mà xem như phần ước lượng là hoàn hảo (chưa tính đến nhiễu) nhưng cũng đã đạt được những mục tiêu đề ra. Với mục đích đánh giá chất lượng hệ thống DVB-T2 khi áp dụng các kỹ thuật mới thì mô hình trên là chấp nhận được vì ta cũng xem phần ước lượng kênh của hệ thống OFDM là hoàn hảo.
KẾT LUẬN
Với mục tiêu “Nghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao chất lượng
hệ thống DVB-T2”. Luận văn đã tập trung vào giới thiệu các giải pháp kỹ thuật mới được
áp dụng trong hệ thống DVB-T2. Các giải pháp kỹ thuật được áp dụng nhằm mục đích nâng cao chất lượng hệ thống mang lại ưu thế về hiệu quả sử dụng băng tần, tăng phạm vi phủ sóng, giảm chi phí triển khai, giảm can nhiễu, tăng dung lượng… của DVB-T2 so với thế hệ truyền hình trước. Đặc biệt luận văn đã tập trung đi sâu vào nghiên cứu kỹ thuật MISO-OFDM và ứng dụng của nó trong DVB-T2. Qua việc xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống bằng Matlab-Simulink đã cho thấy những kết quả trực quan giúp đánh giá hiệu quả của các kỹ thuật mới sử dụng trong DVB-T2, đặc biệt là sự tối ưu của hệ thống khi áp dụng kỹ thuật MISO-OFDM so với khi phát SISO-OFDM.
Mô hình mô phỏng, tuy còn đơn giản, đã được xây dựng và cho ra một số kết quả đáng tin cậy. Quá trình mô phỏng đã giúp tác giả nghiên cứu và hiểu rõ được các khối chức năng và các thông số kỹ thuật trong hệ thống truyền dẫn DVB-T2.
Một số kiến nghị và hƣớng nghiên cứu tiếp theo: Luận văn mới nghiên cứu tiêu chuẩn DVB-T2 ở mức hạn chế, vẫn còn nhiều khối chức năng chưa được tìm hiểu chi tiết và quan tâm đúng mức. Sơ đồ mô phỏng cũng đã thực hiện nhiều bước giản lược chức năng trong truyền dẫn DVB-T2. Mô hình kênh cần được thực hiện giống với thực tế hơn để kết quả mô phỏng đáng tin cậy hơn và có thể được sử dụng trong so sánh, đánh giá. Việc ước lượng kênh nên được tính toán dựa trên việc gửi tín hiệu pilot thay vì giả sử kênh được biết trước ở máy thu như trong mô phỏng. Mô hình cũng nên được hoàn thiện thêm với các khâu tạo khung T2-FRAME, tạo và chèn tín hiệu báo hiệu L1, L2, chèn pilot, xáo trộn, xen bit, xen cell, xen thời gian, chèn khoảng bảo vệ,…
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] ETSI TS 102 831 V1.2.1 (2012-08), Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for a second generation digital terrestrial television
broadcasting system DVB-T2, pp.23-29.
[2] ETSI EN 302 755 V1.3.1, (2012-04), Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial
television broadcasting system (DVB-T2), pp.105-122 .
[3] EBU – TECH 3348, (2011-5), Frequency and Network Planning Aspects of DVB-T2.
[4] ETSI TS 102 773 V1.3.1, (2012-01), "Digital Video Broadcasting (DVB); Modulator Interface (T2-MI) for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2).
[5] Alamouti, S. (October 1998) Vol. 16, No. 8, A simple transmit diversity technique for
wireless communications, IEEE Journal on Selected areas in Communications, pp. 1451-
1458.
[6] L. Zheng and D. Tse (2003), Diversity and multiplexing: A fundamental tradeoff in
multiple-antenna channels, IEEE Transactions on Infor-mation Theory, (5):1073.
[7] Carlos Enrique Herrero, MASTER THESIS, 2009, Design of a DVB-T2 simulation platform and network optimizationwith Simulated Annealing.
[8] Digital Video Broadcasting (DVB) (2013), 2nd Generation Terrestrial: The world’s most advanced Digital Terrestrial TV system, Technical report.
[9] Digital Video Broadcasting (DVB) (2009), Digital Terrestrial television: The world’s most flexible and successful DTT standard, Technical report.
[10] Nematolah Tajbakhsh*, M.A. Pourmina, A. Khademzadeh Design and simulation of DVB-S2/T2 baseband digital receivers with using processors & software defined radio
techniques with lowest power, Science and Research Branch, Islamic Azad University,
Tehran, Iran.