Mã hóa trong là lớp mã 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 (convolutional code). 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 (constraint length). 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 được mã hóa bằng cách cộng với chính nó đã được làm trễ về thời gian. Để đơn giản, xét một bộ mã chập sau:
Trong đó:
[A]: trạng thái ban đầu của thanh ghi dịch. [B]: trạng thái sau của thanh ghi dịch. Đa thức sinh tại đầu ra 1: G1 = 1 + X + X2. Đa thức sinh tại đầu ra 2: G2 = 1 + X2.
Số các tầng trong thanh ghi dịch của bộ tạo mã trong hình có độ dài bằng 2, như vậy số các trạng thái có thể có là 22 = 4 trạng thái (00, 01, 10, 11). Tùy thuộc vào từ mã đầu vào và trạng thái của bộ tạo mã mà từ mã đầu ra có thể nhận các giá trị như sau:
Hình 1.12. Các trạng thái và đầu ra của bộ tạo mã chập được xét
Hoạt động của bộ tạo mã chập có thể được biểu diễn bằng sơ đồ trạng thái. Các trạng thái được thể hiện tại các nút, biểu diễn giá trị của thanh ghi dịch theo chiều từ phải sang trái. Mỗi trạng thái có thể chuyển đến 2 trạng thái khác tương ứng với bit đầu vào là 0 hoặc 1.
Một cách khác để biểu diễn mã chập là sử dụng sơ đồ lưới (trellis). Sơ đồ lưới có ưu điểm là có thể biểu diễn các trạng thái theo trục thời gian.
Hình 1.14. Sơ đồ lưới của bộ tạo mã chập được xét
Mã chập được sử dụng trong tiêu chuẩn DVB-S có nguyên lý tương tự như
trên với số tầng của thanh ghi dịch là 6. Như vậy số trạng thái có thể có là 26 = 64 trạng thái.
Hình 1.15. Sơ đồ bộ tạo mã chập trong tiêu chuẩn DVB-S
Bảng 1.2. Các thông số cơ bản của bộ tạo mã chập trong tiêu chuẩn DVB-S
Thông số Ký hiệu Giá trị
Tỷ lệ mã RC 1/2
Chiều dài ràng buộc K 7
Đa thức sinh của nhánh thứ 1 G1 1+ X2
+ X3+ X5+X6
Đa thức sinh của nhánh thứ 2 G2 1+ X + X2 + X3+X6
Tỷ lệ mã 1/2 tương ứng với dòng bit đầu ra gấp đôi dòng bit đầu vào. Điều này đem đến khả năng sửa lỗi cao cho tín hiệu nhưng đồng thời
cũng gây lãng phí vì thông tin có ích chỉ chiếm 1/2 trong dòng bit truyền đi. Tuy nhiên, các bit phục vụ cho việc sửa lỗi có thể được loại bỏ (puncturing) để tăng hiệu suất sử dụng. Nhờ biện pháp loại bỏ, mã trong của tiêu chuẩn DVB- S có thể đạt được các tỷ lệ mã sau: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8. Đây là tỷ lệ giữa thông tin có ích và thông tin được truyền. Tỷ lệ 1/2 phản ánh không sử dụng loại bỏ bit nhằm tối đa khả năng sửa lỗi, trong khi đó tỷ lệ 7/8 đạt được hiệu suất các bit thông tin lớn nhất. Tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng cụ thể đòi hỏi khả năng sửa lỗi hay tốc độ bit để có thể lựa chọn tỷ lệ mã phù hợp.
Do việc loại bỏ là không đối xứng nên trước khi được đưa vào khối điều chế, các từ mã tại 2 nhánh đầu ra bộ mã trong được sắp xếp lại để có sự cân bằng giữa dòng bit từ 2 nhánh.
Hình 1.16. Vị trí các bit được loại bỏ trong các tỷ lệ mã tương ứng