TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB T
2.3. Mã hĩa kênh và điều chế trong DVB –T [3]
Hình 2.13. Sơ đồ khối thực tế bên trong máy phát DVB – T 2.3.1. Phân tán năng lượng
Dịng số vào của hệ thống được tổ chức thành các gĩi cĩ độ dài cố định chính là đầu ra của bộ ghép truyền dẫn các dịng MPEG – 2. Chiều dài tổng cộng của mỗi gĩi sau bộ ghép là 188 byte, trong đĩ cĩ một byte chứa từ mã đồng bộ. Thứ tự xử lý ở phía phát luơn luơn theo thứ tự từ bit MSB ( bit 0 ) của byte chứa từ mã đồng bộ. Để đảm bảo các chuyển đổi nhị phân được thực hiện chính xác thì dữ liệu của khối ghép kênh MPEG – 2 đầu vào hệ thống được mã hĩa.
Dãy PRBS: 00000011
Đa thức bộ tạo chuỗi PRBS là 1 + X14 + X15
Việc nạp dãy 100101010000000 vào thanh ghi PRBS được bắt đầu tại đầu của mỗi lượt 8 gĩi truyền dẫn. Để cũng cấp tín hiệu khởi tạo cho bộ descrambler, byte đồng bộ của gĩi truyền dẫn đầu tiên trong nhĩm 8 gĩi cĩ các bit được đảo lại. Tồn bộ quá trình được gọi là quá trình thích nghi ghép truyền dẫn.
Bit đầu tiên tại đầu ra bộ tạo PRBS sẽ là bit đầu tiên (MBS) của byte đầu tiên sau byte từ mã đồng bộ đã được đảo. Để hỗ trợ thêm các chức năng đồng bộ, trong thời gian của các byte đồng bộ của 7 gĩi truyền dẫn ngay sau đĩ, chuỗi PBRS vẫn được tạo nhưng lại khơng lấy ra khiến các byte đồng bộ này khơng được ngẫu nhiên hĩa. Vì thế chu kỳ của PRBS là 1503 byte.
Quá trình ngẫu nhiên hĩa cũng ở trạng thái tích cực khi dịng bit đầu vào bộ điều chế khơng tồn tại hoặc khơng cùng định dạng với dịng bit MPEG – 2.
2.3.2. Mã ngồi và tráo ngồi
Mã ngồi và tráo ngồi sẽ được thực hiện trên cấu trúc gĩi đầu vào theo hình vẽ (2.14a). Mã rút ngắn reed – solomon RS(204,188,t=8) được thực hiện với từng gĩi đã được ngẫu nhiên hĩa (188 byte) như hình (2.14b) để tạo ra gĩi cĩ tính chống lỗi (hình 2.14c). Mã RS cũng được thực hiện với byte đồng bộ. Gĩi dữ liệu đĩ cĩ thể được đảo hoặc khơng đảo.
Hình 2.14a. Gĩi sau ghép truyền dẫn MPEG – 2
Đa thức mã: g x( ) = +( x λ0) ( x+λ1) (.... x+λ15)
Đa thức tạo thường: p(x) = x8 + x4 + x3 + x2 + x1
Mã RS rút ngắn được thực hiện bằng cách thêm vào 51 byte thiết lập 0 trước các byte thơng tin tại đầu vào bộ mã hĩa. Sau thủ tục mã hĩa RS, các byte NULL này sẽ được loại bỏ để cĩ được từ mã dài 204 byte.
Hình 2.14b. Các gĩi truyền dẫn đã được ngẫu nhiên hĩa
Hình 2.14c. Các gĩi chống lỗi mã
Hệ thống thực hiện việc tráo byte theo mã xoắn với độ sâu l=12 với các gĩi đã cĩ tính chống lỗi tạo ra một cấu trúc dữ liệu được tráo trộn.
Hình 2.14d. Cấu trúc dịng dữ liệu sau tráo ngồi
2.3.3. Mã trong
Hệ thống sẽ sử dụng đến một tập hợp các mã chập đục lỗ dựa trên một mã chập gốc cĩ tốc độ mã là với 64 trạng thái. Điều này cho phép sự lựa chọn hợp lý nhất cĩ khả năng sửa lỗi của hệ thống với một kênh cho trước hay một tốc độ dữ liệu cho trước trong cr mode truyền phân cấp và khơng phân cấp. Các đa thức sinh mã chập gốc của bộ tạo mã là:
Đầu ra X: G1 = 171OCT Đầu ra Y: G2 = 133OCT
Hình 2.15. Mã chập gốc với tốc độ mã 1/2
Nếu sử dụng truyền dẫn phân cấp thi mỗi bộ mã hĩa kênh (trong hai bộ song song) cĩ thể cĩ tốc độ mã riêng rẽ. Mã chập gốc khơng chỉ cĩ tốc độ ½ mà cịn cĩ tốc độ mã 2/3, 3/4,5/6, và 7/8.
2.3.4. Tráo trong
Tráo trong bao gồm quá trình tráo bit trước và tráo symbol sau. Cả hai quá trình đều thực hiện tráo các khơi bit dữ liệu.
2.3.4.1 Tráo bit
Đầu vào bộ tráo trong cĩ thể cĩ tới hai đầu vào, được tách thành 2,4 hoặc 6 dịng con theo thứ tự điều chế và loại điều chế. Trong mode khơng phân cấp, dịng bit vào duy nhất được tách ra thành v dịng bit con, v = 2 khi điều chế QPSK, v = 4 khi điều chế 16-QAM và v = 8 khi điều chế 64-QAM. Trong mode điều chế phân cấp, cả hai dịng ưu tiên thấp thành 4 dịng con. Điều này được thực hiện với cả hai chế độ điều chế QAM đồng nhất và khơng đồng nhất.
2.3.4.2 Tráo symbol
Mục đích của tráo symbol là ánh xạ các từ mã v bit lên 1512 sĩng mang (trong mode 2k) hay 6048 sĩng mang (trong mode 8k) thuộc một symbol OFDM. Bộ tráo symbol thực hiện tráo các khối 1512 hay 6048 symbol dữ liệu.
Vì thế, trong mode 2k, 12 nhĩm * 126 từ dữ liệu bộ tráo bit được đọc tuần tự vào vecto Y = (y’0,y’1, y’2, …..y’1511) và trong mode 8k tương tự là vector Y= (y’0,y’1, y’2,……….y’6047) được đọc tuần tự từ 48 nhĩm * 126 từ dữ liệu.
Đầu ra bộ tráo là vector Y = (y’0,y’1, y’2, …..y’max-1) được định nghĩa YH(q) = y’q với các symbol chẵn ( q = 0,1 … Nmax-1 )
Yq = y’H(q) với các symbol lẻ ( q = 0,1 … Nmax-1 )
Chỉ số symbol xác định vị trí symbol OFDM trong khung OFDM là hàm hốn vị. Một vector Ri được tạo ra từ vector R’i bằng các hốn vị bit như trong hai bảng sau.
Bảng 2.3. Các hốn vị trong mode 2k
Bảng 2.4. Các hốn vị trong mode 8k
2.3.5. Hàm tín hiệu COFDM trong chuẩn DVB – T
Tín hiệu phát được tổ chức thành các khung. Mỗi khung cĩ chu kỳ Tf chứa 68 symbol OFDM. Bốn khung như vậy tạo thành một siêu khung.
Mỗi symbol được tạo thành bởi một tập các sĩng mang con. Trong mode 2k số sĩng mang con là k = 1705 và mode 8k là k = 6817. Mỗi sĩng mang cĩ khoảng thời gian tồn tại Ts, bao gồm hai phần là thời gian hữu ích cho thơng tin TU và thời gian phịng vệ ∆ nằm ngay trước TU và chứa phần sườn giảm của tín hiệu trong TU. Cĩ thể cĩ các lựa chọn sau cho khoảng phịng vệ ∆.
Nếu như khơng tính đến tổ chức khung thì ta cĩ hàm tín hiệu khi chưa lên cao tần dạng cơng thức.
( ) ( ) ax ( ) min , , 0 0 m k k m m k m m k k s t ∞ s t ∞ x φ t mT = = = =∑ =∑ ∑ − (2.7)
Chỉ thay N bởi Kmax và n bởi k
( ) ( ) ax ( ) min , , 0 0 m m k m m k m m k k s t ∞ s t ∞ x φ t = = = =∑ =∑ ∑ (2.8)
Bảng 2.5. Các giá trị của các khoảng phịng vệ
Hình 2.16. Thời gian một symbol đã chèn khoảng bảo vệ
Tín hiệu được tổ chức thành các khung gồm 68 sym bol OFDM nên hàm cĩ dạng.
( ) ( ) ax , , ( )min min 67 , , , 0 0 0 m m l k k m k l m l k k m m x t s t s t ∞ φ = = = ∞ = = ∑ = ∑ ∑ ∑ (2.9)
Và khi nhân lên với tần số cao tần fc để phát đi thì ta được số phức và hàm tín hiệu ra khỏi máy phát sẽ là phần thực.
( )ax ax , , min 67 2 , , , 0 0 Re m c m l k K j f t m l k K K m l e x t s t π φ ∞ = = = ÷ = ∑ ∑ ∑ (2.10) Trong đĩ K: số sĩng mang.
l: chỉ số symbol OFDM trong một khung. m: chỉ số khung truyền.
k: chỉ số sĩng mang trong một symbol.
TU: nghịch đảo của khoảng cách giữa hai sĩng mang. FC: tần số trung tâm của tín hiệu cao tần.
Xm,l,k: symbol tổ hợp cho sĩng mang thứ k của symbol dữ liệu thứ l trong khung thứ m.
2.3.6. Máy thu DVB – T thực tế
Hình 2.17. Sơ đồ khối thực tế bên trong máy thu phát DVB – T
• Anten: Thường dùng anten cĩ nhiều chấn tử dẫn xạ, 1 chấn tử chủ động, một số chấn tử phản xạ.
• Bộ splitter: Bộ chia tín hiệu từ một ngõ vào sẽ cho ra nhiều ngõ ra.
• Bộ nhận: Là đầu thu kỹ thuật số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T cĩ chức năng giải điều chế, giải mã truyền dẫn (kênh), giải đa hợp/ sửa lỗi, giải mã nguồn, biến đổi số sang tương tự.
Tín hiệu truyền hình kỹ thuật số thu được từ Anten Yagi sẽ đưa qua bộ chia Sliptter thành nhiều đường tín hiệu, mỗi đường ra được đưa vào đầu kỹ thuật số sẽ cho ra tín hiệu hình và tín hiệu tiếng như ban đầu. Hai tín hiệu này được đưa vào bộ mã hĩa để thực hiện mã hĩa các kênh truyền hình, tín hiệu sau đĩ sẽ được điều chế lại với sĩng mang được chọn lựa theo sự sắp xếp các kênh truyền hình hữu tuyến trong cáp đồng trục.
+ Máy thu hình số DVB-T EFA (của hãng Rohde & Schwarz, Đức) thỏa mãn tiêu chuẩn ETS300744 cĩ thể thu, giải điều chế, giải mã và phân tích tín hiệu OFDM. Máy thu EFA cĩ các khả năng sau đây:
- Độ rộng băng tần kênh: 6/7/8 MHz - Mode điều chế: 2K/8K.
- Đồ thị chịm sao: QPSK, 16-QAM, 64-QAM. - Tỉ lệ mã hĩa: 1/2,2/3, 3/4, 5/6, 7/8.
- Khoảng bảo vệ: 1/4, 1/8, 1/16, 1/32. - Giải điều chế phân lớp: α = 2,4.
- Sửa lỗi Reed-Solomom: RS(204/188).
- Độ rộng băng tần mạch lọc SAW: 6/7/8 MHz.
+ Tín hiệu đi vào máy thu hình từ anten l tín hiệu OFDM. Sau khi biến đổi xuống (down converter), ta cĩ tín hiệu trung tần IF 36MHz. Tín hiệu này được lọc bằng các mạch lọc Saw khác nhau (phụ thuộc vào độ rộng băng tần kênh) và cộng nhiễu Gauss bên trong. Tiếp theo, tín hiệu IF được biến đổi thành băng tần cơ bản bằng cách sử dụng bộ tạo dao động điều khiển số. Phép biến đổi FFT (2K/8K) biến đổi tín hiệu từ miền thời gian vào miền tần số. Sau đĩ xấp xỉ kênh được dùng để sửa biên độ/pha/độ trễ của tín hiệu làm cho hầu hết các xung bị suy giảm trong khi truyền dẫn RF. Tiếp theo, các gĩi dữ liệu
được dùng cho bộ giải mã chập Viterbi, bộ giải chèn dữ liệu, bộ giải mã Reed-Solomon và bộ giải ngẫu nhiên hĩa dữ liệu (phân tán năng lượng). Cuối cùng, giao diện MPEG-2 đưa dịng truyền MPEG-2 đã giải điều chế đến đầu ra phần cứng (TSSPi, TSASi).
+ Máy thu hình số EFA l máy thu chuêyn dụng, ngồi chức năng trên, nĩ cịn cho phép thực hiện nhiều phép đo và hiển thị các thơng số sau: đồ thị chịm sao, các thơng số OFDM, hiển thị tỉ số lỗi điều chế MER, đồ thị I/Q, xấp xỉ kênh, phân tích phổ, hàm phân bố biên độ, chức năng phân bố tích lũy CCDF, đáp ứng xung …..