3. CHƯƠNG III: THÀNH PHẦN MỚI TRONG BỘ ð IỀU CHẾ DVB-
3.3Bộ ghép xen theo ñộ sâu symbol (in-depth interleaver)
Kĩ thuật ghép xen là kĩ thuật trong ñó các từ dữ liệu liên tiếp hoặc các gói dữ liệu ñược trải dọc ra thành nhiều cụm dữ liệu truyền dẫn khác nhau. Bằng cách này, nếu 1 cụm hay 1 nhóm truyền ñi bị mất do nhiễu hoặc 1 số cụm khác bị rớt ra thì chỉ 1 tỷ lệ nhỏ dữ liệu trong mỗi từ mã cũ hoặc gói dữ liệu cũ bị mất và nó có thểñược tái tạo lại bằng bộ dò tìm lỗi và kĩ thuật sửa lỗi.
Các mức ghép xen cao hơn ñược giới thiệu trong DVB-H ngoài những mức dùng cho DVB-T. Chếñộ ghép xen cơ bản dùng cho DVB-T và cũng có sẵn cho DVB-H là 1 bộ ghép xen native, ghép xen các bit trong 1 symbol OFDM. Tuy nhiên, DVB-H cung cấp thêm 1 bộ ghép xen theo ñộ sâu in- depth giúp ghép xen các bit trong 2 symbol OFDM (cho mode 4K) và 4 symbol (cho mode 2K).
Dùng bộ ghép xen in-depth cho phép tăng hiệu suất chống nhiễu của mode 2K và 4K và nó cũng cải thiện cường ñộ tín hiệu thu nhận trong truyền dẫn trong môi trường di ñộng.
Sau khi các packet ñược ñóng gói vào các lát thời gian (time-slice) ở bộ
IPE, luồng ra sẽñược ghép kênh thành các gói TS 188 bytes (kể cả header) và
ñược ñưa ñến bộñiều chế DVB-T.
Tại bộ ñiều chế DVB-T, các gói TS lần lượt ñược ngẫu nhiên hóa trên phần dữ liệu có ích, tính toán parity ghép vào gói ñể chống lỗi, ghép xen từng byte với nhau nhằm phân bố lỗi trải ñều ra qua các byte tránh lỗi tập trung. Sau ñó các gói ñược ñưa ñến bộ mã hóa nội dùng mã vòng với tốc ñộ mã 1/2 (có thể dùng các tốc ñộ khác tùy theo yêu cầu khách hàng và khả năng cung cấp của nhà ñiều hành mạng) và tiếp tục ñi qua bộ biến ñổi nối tiếp-song song S/P, do ñó các gói dữ liệu khi ra khỏi bộ mã hóa nội sẽ thành 1 luồng bit nối tiếp gồm các cặp bit kết hợp từ 2 luồng ngõ ra của bộ mã hóa.
Lúc này thì luồng bit ñược ñưa tới bộ ghép xen nội. Cấu trúc của bộ ghép xen nội ñược mô tả như hình sau:
Hình 3.4 Bộ ghép xen nội
3.3.2.a Ghép xen theo bit (bit-wise interleaving)
HP
LP
Ghép xen theo bit (bit-wise interleaving) Native In-depth (tùy chọn) Mã hóa nội Ghép xen symbol hoặc 2K, 4K, 8K 2K, 4K Bộ ghép xen nội
Như ñã thấy trên hình, ngõ vào sẽ có thể có 2 luồng bit ñược giải ghép thành v luồng con, trong ñó v = 2 với QPSK, v = 4 với 16-QAM và v = 6 với 64-QAM.
Ở chế ñộ phân cấp, luồng có ñộ ưu tiên cao (HP) ñược giải ghép thành 2 luồng con và luồng có ñộưu tiên thấp ñược giải ghép thành v-2 luồng con.
Hình 3.5 Các luồng ngõ vào và ngõ ra của bộ ghép xen bit trong trường hợp QPSK, 16-QAM và 64-QAM
Việc giải ghép các luồng bit ñược xem như việc sắp xếp lại các bit ngõ vào xdi lên các bit ngõ ra be,do.
Mỗi luồng con tạo ra từ bộ giải ghép (DEMUX) ñược xử lí bởi 1 bộ ghép xen bit riêng biệt. Do ñó có thể có tới 6 bộ ghép xen tùy thuộc vào giá trị v
ñược ñánh số từ I0-I5. I0 và I1 dùng cho QPSK, I0-I3 dùng cho 16-QAM và I0-I5 dùng cho 64-QAM.
Ghép xen bit chỉ thực hiện trên dữ liệu có ích, không thực hiện trên header, các byte parity… Kích thước khối ghép xen bit là 126 bit. Do vậy quá trình ghép xen khối ñược lặp lại ñúng 12 lần trong 1 symbol OFDM ở mode 2K, 24 lần ở mode 4K và 48 lần ở mode 8K.
Với mỗi bộ ghép xen theo bit, vector bit ngõ vào là:
B(e) = (be,0, be,1, be,2, …, be,125) với e = 0, 1,…,v-1 Vector ngõ ra ñã ñược ghép xen là:
A(e) = (ae,0, ae,1, ae,2, …, ae,125) Trong ñó: ae,w = be,He(w) với w = 0,1,2,…,125
He(w) là hàm hoán vị, khác nhau ñối với mỗi bộ ghép: I0: H0(w) = w
I1: H1(w) = (w + 63) mod 126 I2: H2(w) = (w + 105) mod 126 I3: H3(w) = (w + 42) mod 126
I4: H4(w) = (w + 21) mod 126 I5: H5(w) = (w + 84) mod 126
Các ngõ ra của v bộ ghép theo bit ñược nhóm lại tạo thành các symbol dữ
liệu số, do ñó mỗi symbol v bit sẽ có ñúng 1 bit từ mỗi bộ ghép trong v bộ
ghép xen. Vì vậy, ngõ ra của bộ ghép xen theo bit là 1 từ y’ gồm v bit có ngõ ra của I0 là bit có trọng số cao:
y’w = (a0,w, a1,w,…, av-1,w)
3.3.2.b Ghép xen symbol (Symbol interleaver) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mục ñích của việc ghép xen symbol là sắp xếp lại v từ bit lên 512 (mode 2K) hoặc 3024 (mode 4K) hoặc 6048 (mode 8K) sóng mang tích cực trong 1 symbol OFDM. Bộ ghép xen symbol hoạt ñộng trên các khối 512, 4096 hoặc 6048 symbol dữ liệu.
Bộ ghép xen symbol native
Khi bổ sung bộ ghép xen mode 4K native, bộ ghép xen symbol hoạt
ñộng trên các khối gồm 3024 symbol dữ liệu.
Do ñó, trong mode 4K, cứ 24 nhóm 126 bit dữ liệu lấy từ bộ ghép xen bit ñược ñọc ra nối tiếp thành 1 vector Y’ = (y’0, y’1, y’2,…, y’3023).
Vector ñược ghép xen Y = (y0, y1, y2,…, yNmax-1) tính bởi: yH(q) = y’q cho các symbol chẵn với q = 0, …,Nmax-1
yq = y’H(q) cho các symbol lẻ với q = 0, …,Nmax-1 Trong trường hợp mode 4K thì Nmax = 3024.
ðây là thành phần mới trong DVB-H. Bộ ghép xen symbol in-depth chỉ dùng cho mode 2K và 4K. Tuy nhiên, khi hoạt ñộng thì dựa trên các khối của 6048 symbol dữ liệu (bất kể sử dụng mode nào). Do ñó, vector Y’ = (y’0, y’1, y’2,…, y’6047) lấy từ 48 nhóm 126 bit dữ liệu ở ngõ ra bộ ghép xen bit.
Vector ñược ghép xen Y = (y0, y1, y2,…, yNmax-1) tính bởi:
yH(q) = y’q cho các vector ñược ghép xen chẵn với q = 0, …,Nmax-1 yq = y’H(q) cho các vector ñược ghép xen lẻ với q = 0, …,Nmax-1 Trong ñó, Nmax = 6048 luôn dùng cho các bộ ghép xen in-depth (kể cả
mode 2K và 4K).
Với mode 2K, các vector sau ghép xen sẽ ñược sắp xếp lên 4 symbol OFDM liên tiếp. Các vector chẵn sẽ bắt ñầu với symbol thứ 0, 8, 16, 24, … và các vector lẻ sẽ bắt ñầu với các symbol 4, 12, 20, 28,… trong mỗi ña khung.
Với mode 4K, các vector sau ghép xen sẽ ñược sắp xếp lên 2 symbol OFDM liên tiếp. Các vector chẵn sẽ bắt ñầu với symbol thứ 0, 4, 8, 12, … và các vector lẻ sẽ bắt ñầu với các symbol 2, 6, 10, 14,… trong mỗi ña khung.
Hàm hoán vị H(q)
H(q) là 1 hàm hoán vịñược ñịnh nghĩa như sau: cho 1 từ mã nhị phân R’i có (Nr-1) bit, với Nr = log2Mmax. Trong mode 4K, Mmax = 4096 và R’i nhận các giá trị sau:
i = 0,1: R’i [Nr-2, Nr-3, …, 1, 0] = 0, 0, …, 0, 0 i = 2: R’i [Nr-2, Nr-3, …, 1, 0] = 0, 0, …, 0, 1
2<i<Mmax: { R’i [Nr-3, Nr-4, …, 1, 0] = R’i-1 [Nr-2, Nr-3, …, 2, 1];
Với mode 4K, 1 vector Ri lấy từ vector R’i bằng cách hoán vị bit như
trong bảng sau:
Vị trí bit R’i 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Vị trí bit Ri 7 10 5 8 1 2 4 9 0 3 6
Bảng 3.2 Cách hoán vị bit trong mode 4K
Từ Ri tính ñược ở trên ta có thuật toán tính H(q): q = 0; for (i = 0; i < Nr; i = i++) { H(q) = (i mod 2).2Nr-1 + 2 0 ( ).2 r N j i j R j − = ∑ if (H(q) < Mmax) q = q++; }
Sơ ñồ khối thuật toán dùng tạo hàm hoán vị trong mode 4K thể hiện trong hình sau:
Hình 3.7 Sơ lược về các bộ ghép xen dùng cho từng chếñộ khác nhau (2K, 4K & 8K)
Tín hiệu sau ñó ñược ñưa vào các chòm sao tùy theo kiểu ñiều chế
QPSK, 16-QAM hay 64-QAM. Tiếp tục ñược ghép thêm các bit TPS, các bit pilot, sau ñó ñược sắp xếp lại vào các khung OFDM, chèn khoảng bảo vệ ñể
chống nhiễu. Cuối cùng ñược chuyển ñổi thành tín hiệu RF ñược khuếch ñại truyền ñi trong môi trường không khí.
3.4 Báo hiệu thông số bên phát TPS 3.4.1 Khái quát 3.4.1 Khái quát 3.4.1 Khái quát
Các sóng mang TPS dùng cho mục ñích báo hiệu các thông số liên quan
ñến kiểu truyền dẫn, nghĩa là ñể mã hóa kênh và ñiều chế. TPS ñược truyền song song trên 17 sóng mang TPS với chếñộ 2K, trên 68 sóng mang với chế ñộ 8K và trên 34 sóng mang với chếñộ 4K. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các sóng mang TPS chứa:
- thông tin phân lớp - khoảng thời gian bảo vệ - tốc ñộ mã nội
- mode truyền (2K, 4K hay 8K) - số thứ tự khung trong 1 ña khung - cell_id
3.4.2 Mục ñích của TPS
TPS ñược ñịnh nghĩa thông qua 68 symbol OFDM liên tục làm thành 1 khung OFDM. 4 khung OFDM liên tiếp tương ứng với 1 ña khung OFDM.
Chuỗi tham khảo tương ứng với các sóng mang TPS của symbol ñầu tiên của mỗi khung OFDM dùng ñể khởi tạo bộ ñiều chế TPS trên mỗi sóng mang TPS.
Mỗi symbol OFDM mang 1 bit TPS. Mỗi khối TPS (tương ứng với 1 khung OFDM) gồm 68 bit chứa:
- 1 bit khởi tạo - 16 bit ñồng bộ
- 37 bit thông tin
- 14 bit dự phòng ñể bảo vệ chống lỗi
Với DVB-H, trong 37 bit thông tin thì dùng 33 bit. 4 bit còn lại sẽ ñược thiết lập là 0.
3.4.3 ðịnh dạng các bit TPS
s0 Bit khởi tạo s1 – s16 Từñồng bộ
s17 – s22 Chỉ thị chiều dài s23, s24 Số thứ tự khung s25, s26 Kiểu ñiều chế
s27, s28, s29 Thông tin phân cấp s30, s31, s32 Tốc ñộ mã (CR) luồng HP s33, s34, s35 Tốc ñộ mã (CR) luồng LP s36, s37 Khoảng bảo vệ s38, s39 Mode truyền dẫn s40 - s47 Chỉ số cell (cell_id) s48, s49 Báo hiệu DVB-H s50 – s53 thiết lập là 0 s54 – s67 Bảo vệ chống lỗi Bảng 3.3 ðịnh dạng các bit TPS
Chi tiết nội dung các bit ñược trình bày rõ trong phần phụ lục 3. Phần này chỉ ñi vào những nét mới có trong DVB-H và chế ñộ 4K, ñó là các bit báo hiệu DVB-H.
2 bit s48 và s49ñược dùng ñể chỉ thị cho máy thu biết có các dịch vụ DVB- H hay không.
0 1
x x
Không dùng time slicing
Ít nhất 1 luồng cơ bản dùng time slicing x x 0 1 Không dùng MPE-FEC Ít nhất 1 luồng cơ bản dùng MPE-FEC
Chú ý: “x” nghĩa là bất kì trạng thái bit nào. Bảng 3.4 Báo hiệu DVB-H
Trong trường hợp truyền có phân cấp, ý nghĩa của các bit s48 và s49 khác nhau với phần parity của khung OFDM ñược truyền ñi như sau:
- Khi báo hiệu DVB-H ñược nhận trong khung OFDM thứ 1 và thứ 3 của mỗi ña khung, chúng ñược hiểu là có liên quan ñến luồng HP.
- Khi báo hiệu DVB-H ñược nhận trong khung OFDM thứ 2 và thứ 4 của mỗi ña khung, chúng ñược hiểu là có liên quan ñến luồng LP.
CHƯƠNG IV: CẤU HÌNH MẠNG TRIỂN KHAI TRONG DVB-H
4. CHƯƠNG IV: CẤU HÌNH MẠNG TRIỂN KHAI TRONG DVB-H
4.1 Các loại cấu hình mạng DVB-H
Kĩ thuật DVB-H ñược thiết kế ñể chia sẻ hạ tầng mạng ñang tồn tại của DVB-T. DVB-H có thể hoạt ñộng trong 2 cấu hình mạng sau:
4.1.1 Mạng dùng chung DVB-H (dùng chung bộ ghép với MPEG-2) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong mạng dùng chung DVB-H, các kênh truyền hình di ñộng sau IPE (bộ ñóng gói IP) sẽ dùng bộ ghép kênh DVB-T (MUX) chung với các chương trình truyền hình mặt ñất khác. Các chương trình truyền hình mặt ñất này sẽ ñược mã hóa thành dạng MPEG-2, trong khi các chương trình truyền hình di
ñộng lại ở trong bộ mã hóa MPEG-4 và IPE. Bộ ghép kênh sẽ kết hợp những chương trình này thành 1 luồng truyền duy nhất ñến bộñiều chế và truyền ñi.
4.1.2 Mạng phân cấp DVB-H (dùng chung với mạng DVB-T bằng cách phân cấp) phân cấp)
Trong 1 mạng phân cấp, việc ñiều chếñược phân cấp thành 2 luồng, DVB- T và DVB-H, mỗi luồng là 1 phần của ngõ ra bộñiều chế dùng chung.
DVB-T ñược ñiều chếở dạng luồng có ñộưu tiên thấp và DVB-H là luồng có ñộ ưu tiên cao. Trong trường hợp ñộ ưu tiên cao, bộ ñiều chế phải mạnh hơn (như dùng QPSK) trường hợp ñộưu tiên thấp (dùng 16-QAM). Việc ñiều chế phân cấp như vậy giúp bảo vệ các gói dữ liệu tránh lỗi tốt hơn do các luồng ưu tiên cao có mật ñộ thấp hơn.
Hình 4.2 Mạng DVB-H dùng chung bằng cách phân lớp
4.2 Mạng phát DVB-H 4.2.1 Các cell DVB-H 4.2.1 Các cell DVB-H 4.2.1 Các cell DVB-H
Hệ thống DVB-H có thể ñược xây dựng bằng các mạng ñơn tần hoặc các mạng ña tần phụ thuộc vào phạm vi mà hệ thống bao phủ.
1 vùng nhỏ có thểñược bao phủ bởi 1 cell DVB-H chứa 1 máy phát và 10- 20 repeater. Các repeater phải bao phủ những vùng khuất do nguyên nhân ñịa lý. Repeater là 1 máy phát nhỏ với anten có ñộ lợi cao ñể thu các tín hiệu từ
máy phát chính. Do những yêu cầu SFN, cấu hình mạng ở trên không thể mở
rộng ra xa khỏi 1 phạm vi cố ñịnh, do ñộ trễ thời gian trong khi thu từ máy phát chính sẽ dẫn ñến kết quả là tín hiệu bị phát lại sẽ trễ nhiều so với thời
ñiểm phát của máy phát chính.
Số repeater trong 1 cell DVB-H ñược xác ñịnh dựa vào công suất của máy phát chính cũng như chiều cao tháp. 1 tháp có ñộ cao tương ñối có thể làm giảm các vùng bóng (vùng khuất) (shadow areas) và số repeater.
4.2.2 Mạng ñơn tần SFN (Single frequency networks)
Những vùng rộng (như 1 thành phố hay vùng có bán kính khoảng 50km) có thểñược bao phủ bằng 1 SFN. 1 SFN bao gồm 1 số cell DVB-H, mỗi cell có 1 máy phát và 1 số repeater (khoảng 10-20). Các máy phát nhận tín hiệu ở
Hình 4.3 Các mạng ñơn tần trong DVB-H
Dùng 1 mạng IP ñể phân bố tín hiệu cho tất cả các máy phát trong vùng khảo sát. Do ñó tất cả phía máy phát sẽ nhận tín hiệu giống nhau, tín hiệu này
ñược dán nhãn thời gian bởi ñồng hồ dựa trên GPS. Tại mỗi máy phát, bộ ñiều chế COFDM sẽ thực hiện ñồng bộ tín hiệu bằng cách tham khảo thời gian GPS ñể tất cả máy phát có thể truyền tín hiệu thời gian tương tự nhau mặc dù vị trí ñịa lí của chúng khác nhau. Hình sau thể hiện mối tương quan về
Hình 4.4 Khoảng cách tương quan SFN. Tất cả các khoảng cách ñều dựa trên ñiều chế 16-QAM với khoảng bảo vệ là ¼ trong COFDM
Khi có nhu cầu về hoạt ñộng mạng ñơn tần SFN, tất cả các máy phát hoạt
ñộng ở cùng tần số và phải phát cùng dữ liệu bit ở cùng thời ñiểm. Một môñun SFN phải ñược trang bị trên bộñiều chế DVB-H (hay cũng là bộ ñiều chế DVB-T) ñể cung cấp việc ñồng bộ thời gian và tần số này.
ðể ñồng bộ tần số, tất cả các bộ ñiều chế DVB-T trong các mạng SFN
ñược bắt ñồng bộ ñến một tần số chuẩn. Cách dễ dàng và rẻ tiền nhất là sử