L cn ời ảm ơ
8- Nội dung của luận 8 ỏn
4.1.2- Hệ thống phỏt thanh số EUREKA 147
Hệ thống phỏt thanh số EUREKA-147 [7], [22], dựng chuẩn MPEG-1/audio lớp
II tại tốc độ 128 kbps/kờnh. EUREKA-147 là một hệ thống băng rộng, khoảng 1,5MHz. Do đú yờu cầu cần phải cú một dải tần mới bờn ngoài cỏc dải phỏt thanh, ,
tương tự hiện cú. EUREKA 147 dựng kỹ thuật OFDM phõn chia kờnh truyền theo cả -
miền tần số và miền thời gian:
+ Miền tần số phõn chia liờn tục thành nhiều dải con.
+ Miền thời gian phõn chia liờn tục thành nhiều khe thời gian.
Mỗi một ụ (tần số, thời gian) được bố trớ một súng mang cú dạng hàm số sin. Số lượng dải con là NOFDM, ứng với NOFDM súng mang cú tần số khỏc nhau. Tớn hiệ u phỏt
cú tốc độ bớt lớn được điều chế lờn NOFDM súng mang. Do vậy, mỗi súng mang được điều chế với tốc độ bớt thấp. Cỏc súng mang được bố trớ trực giao với nhau nờn phổ ,
của chỳng cú thể chồng lờn nhau, làm tăng hiệu suất sử dụng phổ tần.
480kHz 240kHz 35 dB 25dB B iờ n độ Tần số Súng mang Phổ FM tương tự Phổ tớn hiệu FM-IBOC Hỡnh 4.2: Phổ tần của hệ thống FM-IBOC.
Hỡnh 4.3 là phổ của cỏc súng mang OFDM [1]. Để cỏc súng mang trực giao với nhau, khoảng cỏch giữa cỏc súng mang liền kề thỏa món cụng thức:
OFDM OFDM 1 f T ∆ = (4.1)
Trong đú TOFDM là khoảng thời gian tồn tại của một súng mang. Độ rộng dải thụng của tớn hiệu OFDM là:
OFDM OFDM OFDM
B =N . f∆ (4.2)
Trong đú NOFDM là số lượng súng mang. Trong hệ thống phỏt thanh số
EUREKA-147, BOFDMbằng 1,536MHz trong cả 4 chế độ phỏt.
Kỹ thuật đa phõn chia tần số trực giao (OFDM) đang được ứng dụng rất rộng rói trong cỏc hệ thống thụng tin số. Ngoài phỏt thanh số (DAB), kỹ thuật OFDM cũn
ứng dụng trong truyền hỡnh số mặt đất (DVB T), mạng HIPERLAN loại II, mạng -
ATM vụ tuyến và thụng tin số di động qua vệ tinh.
* Đặc điểm mó hoỏ õm thanh
- Hệ thống phỏt thanh số EUREKA-147 dựng chuẩn MPEG-1/audio lớp II: + Với tần số lấy mẫu 48kHz, dựng chuẩn ISO/IEC 11172-3.
+ Với tần số lấy mẫu 24kHz, dựng chuẩn ISO/IEC 13818-3. - Tốc độ bớt: Tớn hiệu õm thanh PCM đầu vào:
fS=48kHz, 16bớt/mẫu, tốc độ bit là: 768kbps. fS=24kHz, 16bớt/mẫu, tốc độ bit là: 384kbps.
Hỡnh 4.3: Cỏc súng mang con ở miền tần số trong OFDM.
Tần số f Biờn độ
BOFDM
Sau khi nộn, DAB cú thể chọn một trong cỏc tốc độ bớt sau: fS=48kHz: Chế độ mono: 32, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192kbps, cỏc chế độ khỏc tốc độ bớt gấp 2 lần. fS=24kHz: Cỏc chế độ: 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 144, 160kbps. * Cỏc chế độ phỏt: Hệ thống EUREKA 147 cú 4 chế độ phỏt:-
+ Chế độ I: Số súng mang NOFDM =1536, f∆OFDM =1kHz. + Chế độ II : Số súng mang NOFDM =384, f∆ OFDM =4kHz. + Chế độ III: Số súng mang NOFDM =192, f∆OFDM =8kHz. + Chế độ IV: Số súng mang NOFDM =768, f∆ OFDM =2kHz.
* Đặc tớnh tần số vụ tuyến: Trong hệ thống phỏt thanh số EUREKA-147 cú 4 chế độ phỏt ở cỏc dải tần như sau:
+ Chế độ I: Phỏt ở cỏc dải tần I, II, III.
+ Chế độ II, IV: Phỏt ở cỏc dải tần I, II, III, IV, V và dải L (1452-1492MHz). + Chế độ III: Phỏt mặt đất, vệ tinh, hỗn hợp mặt đất vệ tinh ở dải dưới 3GHz.-
* Đặc tớnh về thời gian: Tớn hiệu phỏt thanh trong hệ thống EUREKA 147 bao gồm -
một chuỗi cỏc khung DAB. Chiều dài mỗi khung phụ thuộc chế độ phỏt I, II, III và IV (tương ứng cú với cỏc chiều dài 96, 24, 24 và 48ms). Cỏc ký hiệu OFDM đó điều chế (là tổng của cỏc súng mang trực giao cỏch đều nhau với pha độc lập) cú phõn bố biờn độ giống phõn bố Gaussian.
* Đặc tớnh phổ: Cỏc ký hiệu OFDM đó điều chế bao gồm chuỗi liờn tục cỏc súng mang trực giao cỏch đều nhau cú biờn độ cố định, cỏc pha thay đổi độc lập theo thời ,
gian do quỏ trỡnh điều chế QPSK.
Mật độ phổ cụng suất tổng hợp của cỏc ký hiệu OFDM đó điều chế là tổng của tất cả cỏc mật độ phổ cụng suất của cỏc súng mang. Mật độ phổ cụng suất tớnh theo dB
4.2- Ứng dụng của SBC(632) và SBC(12642) trong phỏt thanh số
4.2.1- Ứng dụng của SBC(632), SBC(12642) trong phỏt thanh số qua Internet
Căn cứ kết quả nghiờn cứu trong chương 3, luận ỏn đề xuất ứng dụng SBC(632)
tốc độ bớt 132kbps vào phỏt thanh số trờn Internet. So với SBC(8842) tốc độ bớt 132kbps đang dựng, phỏt thanh số dựng SBC(632) tốc độ bớt 132kbps cú những ưu điểm sau:
* SBC(632) là mó húa dải con số kờnh là 3 trong khi đú SBC(8842) số kờnh là 4. Do đú, bank lọc của SBC(632) đơn giản hơn bank lọc của SBC(8842).
* Lỗi khụi phục của SBC(632) nhỏ hơn lỗi khụi phục SBC(8842) khi cựng tốc độ bớt 132kbps (hỡnh 4.5). Chương trỡnh tớnh lỗi khụi phục của SBC(632) và
SBC(8842) cho trờn phụ lục P4.1 và P4.2. Kết quả lỗi khụi phục của SBC(632) và SBC(8842) khi cựng tốc độ bớt 132kbps cho trong phụ lục P4.3. Nếu tớnh trung bỡnh
trờn 100 file õm thanh tiếng Việt thỡ:
- Lỗi khụi phục của SBC(632): 0,3039 x 10-4
- Lỗi khụi phục của SBC(8842): 0,5038 x 10-4.
Căn cứ vào kết quả nghiờn cứu trong chương 3, luận ỏn đề xuất ứng dụng SBC(12642) tốc độ bớt 132kbps vào phỏt thanh số trờn Internet. Bởi vỡ:
- SBC(12642) là mó húa dải con cựng số kờnh M=4 với SBC(8842). - SBC(12642) cho lỗi khụi phục nhỏ hơn SBC(8842), khi cựng tốc độ bớt.
0 0.8 1.6 2.4 3.2 4 4.8 x 106 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 Frequency (Hz) P ow er d en si ty ( dB ) Hỡnh 4.4: Mật độ phổ cụng suất của tớn hiệu DAB chế độ phỏt I.
4.2.2- Ứng dụng SBC(632), SBC(12642) trong hệ thốngphỏt thanh số IBOC
4.2.2.1- Ứng dụng trong AM-IBOC
Sử dụng mó hoỏ MPEG-1/audio lớp II tại tốc độ 96kbps. Tớn hiệu õm thanh được khụi phục với độ rộng dải tần 15kHz. Toàn bộ phổ tần tớn hiệu phỏt thanh số nằm trong phổ tần tớn hiệu AM tương tự 37,5kHz. Luận ỏn đề xuất ứng dụng SBC(12642) và SBC(632) vào phỏt thanh số vụ tuyến hệ thống AM IBOC bởi cỏc lý do sau:-
* Nếu SBC(12642) tốc độ bớt 132kbps, dựng điều chế 16 PSK, thỡ dải thụng cần -
thiết để truyền là [28], [29]: AM IBOC 2 2 R(12642) R(12642) 132kbps B 33kHz log m log 16 4 − = = = = (4.3)
* Nếu SBC(632) tốc độ bớt 132kbps, dựng điều chế 16 PSK, thỡ dải thụng cần -
thiết để truyền là [28], [29]: AM IBOC 2 2 R(632) R(632) 132kbps B 33kHz log m log 16 4 − = = = = (4.4)
Với dải thụng như vậy, phổ tần của tớn hiệu phỏt thanh số hoàn toàn cú thể phỏt trong dải tần của tớn hiệu phỏt thanh AM tương tự. hất lượng tớn hiệu tương đương C
với phỏt thanh số trờn Internet. Phỏt thanh số trờn Internet dựng SBC(8842) tốc độ bớt
132kbps.
* Bank lọc đơn giản đi rất nhiều so với bank lọc 32 kờnh đó ứng dụng. 4.2.2.2- Ứng dụng trong FM-IBOC
Sử dụng mó hoỏ MPEG-1/audio lớp II, tốc độ bớt 256kbps. Mặc dự băng thụng chiếm gần 480kHz, nhưng phổ của tớn hiệu õm thanh số vẫn nằm trong phổ của tớn hiệu FM tương tự, vỡ mức vào tớn hiệu õm thanh số thấp hơn tớn hiệu súng mang FM
Hỡnh 4.5: Đồ thị lỗi khụi phục của SBC(632) và SBC(8842) khi cựng tốc độ bớt 132kbps. 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10-8 10-6 10-4 10-2
Chi so cac file am thanh
G ia t ri l oi k ho i ph uc SBC(632), 132kbpsSBC(8842), 132kbps
khoảng 38dB. Độ rộng dải tần tớn hiệu õm thanh là 20kHz. Luận ỏn đề xuất ứng dụng SBC(12642) tốc độ bớt 256kbps vào phỏt thanh số FM IBOC. Bởi cỏc lý do sau đõy:-
* Cũng với tốc độ bớt 256kbps nờn phổ tần tớn hiệu phỏt thanh số nằm trong phổ tần tớn hiệu phỏt thanh FM tương tự.
* Chất lượng tớn hiệu SBC(12642) tốc độ bớt 256kbps tương đương với SBC(8842) tốc độ 295kbps và cao hơn so với SBC(442) tốc độ 292kbps.
Chương trỡnh tớnh và kết quả cho trong phụ lục P4.4 và P4.5. Như vậy, nếu dựng SBC(12642) tốc độ 256kbps trong hệ thống FM- IBOC thỡ:
+ Chất lượng õm thanh lớn hơn chất lượng õm thanh phỏt thanh số trờn Internet rất nhiều. Phỏt thanh số trờn Internet dựng SBC(8842) tốc độ bớt 132kbps.
+ Chất lượng õm thanh cao hơn chất lượng õm thanh của MiniDisc. Âm thanh
trờn MiniDisc dựng SBC(442) tốc độ bớt 292kbps.
+ Bank lọc đơn giản đi rất nhiều so với bank lọc 32 kờnh đó ứng dụng.
4.2.3- Ứng dụng SBC(632), SBC(12642) trong hệ thống phỏt thanh số
EUREKA-147
Hệ thống EUREKA-147 sử dụng chuẩn MPEG 1/audio lớp II, tốc độ bớt 256 - kbps. EUREKA-147 là một hệ thống băng rộng, khoảng 1,5MHz. Luận ỏn đề xuất ứng dụng SBC(12642) tốc độ bớt 256kbps trong phỏt thanh số hệ thống EUREKA-147. Bởi
vỡ, chất lượng tớn hiệu SBC(12642) tốc độ bớt 256kbps tương đương với SBC(8842) tốc độ 295kbps (Kết quả cho trong phụ lục P4.5) và cao hơn so với SBC(442) tốc độ 292kbps. Như vậy, nếu dựng SBC(12642) tốc độ 256kbps trong phỏt thanh số hệ thống
EUREKA-147 thỡ:
- Chất lượng õm thanh lớn hơn phỏt thanh số trờn Internet rất nhiều.
- Chất lượng õm thanh cao hơn chất lượng õm thanh của MiniDisc. - Bank lọc đơn giản đi rất nhiều so với bank lọc 32 kờnh đó ứng dụng.
* Túm lại: Luận ỏn đề xuất ứng dụng SBC(632) và SBC(12642) vào cỏc hệ thống phỏt thanh số hiện nay, theo bảng 4.1.
Bảng 4.1: Đề xuất ứng dụng SBC(632) và SBC(12642) vào phỏt thanh số.
Hệ thống phỏt thanh số Xử lý õm thanh Ưu điểm đạt được Hiện tại đang dựng ứng dụngĐề xuất
Qua Internet SBC(8842), 4 kờnh Tốc độ bớt 132kbps SBC(632) tốc độ bớt 132kbps
* Bank lọc đơn giản hơn bank lọc
của SBC(8842).
* Lỗi khụi phục của SBC(632) nhỏ hơn lỗi khụi phục của SBC(8842)
khi cựng tốc độ bớt 132kbps. SBC(12642) tốc độ bớt 132kbps * Cựng số kờnh M=4. * SBC(12642) cú lỗi khụi phục nhỏ hơn SBC(8842), khi cựng tốc độ bớt. AM-IBOC MPEG-lớp II, 32 kờnh Tốc độ bớt 96kbps SBC(632) tốc độ bớt 132kbps, dựng điều chế
16-PSK * Chất lượng tương đương với phỏt thanh số trờn Internet.
* Bank lọc đơn giản hơn. SBC(12642) với tốc độ bớt 132kbps, dựng điều chế 16-PSK FM-IBOC MPEG-lớp II, 32 kờnh Tốcđộ bớt 256kbps SBC(12642) tốc độ bớt 256kbps
* Chất lượng õm thanh lớn hơn chất lượng õm thanh phỏt thanh số trờn Internet rất nhiều.
* Chất lượng õm thanh cao hơn chất lượng õm thanh của MiniDisc.
* Bank lọc đơn giản rất nhiều.
EUREKA- 147 MPEG-lớp II, 32 kờnh Tốc độ 256kbps SBC(12642) tốc độ bớt 256kbps
* Chất lượng õm thanh lớn hơn phỏt thanh số trờn Internet rất nhiều.
* Chất lượng õm thanh cao hơn chất lượng õm thanh của MiniDisc. * Bank lọc đơn giản rất nhiều.
4 - .3 Định hướng phỏt thanh số vụ tuyến ở Việt nam
Vấn đề chọn hệ thống phỏt thanh số vụ tuyến ở Việt nam theo hệ thống nào là một việc khú khăn. Tuy nhiờn, luận ỏn đề xuất chọn hệ thống phỏt thanh số IBOC ỏp dụng trong phỏt thanh số ở Việt nam là phự hợp. Cụ thể, dựng SBC(632) hoặc
SBC(12642) trong AM IBOC và FM- -IBOC để nộn dữ liệu õm thanh sẽ đạt được những ưu điểm (bảng 4.1). Việc ỏp dụng hệ thống IBOC trong phỏt thanh số ở Việt nam phự hợp với điều kiện hoàn cảnh của Việt nam, bởi những lý do sau đõy:
1- Tiết kiệm tài nguyờn tần số: Trong thời đại phỏt triển thụng tin như hiện nay, vấn đề tiết kiệm tài nguyờn tần số là một vấn đề quan trọng. Hệ thống IBOC sử dụng ngay dải tần của tớn hiệu phỏt thanh tương tự AM và FM sẵn cú, để phỏt tớn hiệu phỏt thanh số. Phỏt thanh tương tự AM và FM ở Việt nam cú hệ thống thiết bị hiện đại, chất lượng õm thanh cao, vựng phủ súng rộng (phủ súng gần 100% dõn cư và lónh thổ).
EUREKA-147 là hệ thống phỏt thanh số băng rộng (tới 1,5MHz), phải sử dụng cỏc dải tần khỏc, bờn ngoài dải tần AM tương tự (525-1705KHz) và dải tần FM tương tự (88-
108MHz) hiện cú. EUREKA-147 ứng dụng trong phỏt thanh số sẽ lóng phớ về dải tần. Ưu điểm chớnh của EUREKA 147 là thu di động, khắc phục được hiệu ứng đa -
đường và hiệu ứng Doppler. Để khắc phục điều đú, cú thể dựng cỏc hệ thống phỏt thanh số khỏc như phỏt thanh qua Internet, qua vệ tinh (Việt nam đó cú vệ tinh thụng tin). Với dải tần õm thanh hẹp, tiếng núi băng hẹp từ 300Hz đến 3,4kHz, tiếng núi băng rộng từ 50Hz đến 7kHz, thỡ khụng nờn dựng hệ thống phỏt thanh số EUREKA- 147.
2- Hệ thống IBOC tiết kiệm được dải tần, cú thể thực hiện đơn giản hơn và rẻ hơn so với hệ thống EUREKA 147 băng rộng. -
3- Với hệ thống phỏt thanh tương tự hiện đại đang dựng, Việt nam nờn chọn hệ thống IBOC, để tận dụng hệ thống phỏt thanh tương tự hiện cú trong việc phỏt thanh số.
4- Cỏc mỏy thu AM và FM hiện cú khi thu chương trỡnh phỏt thanh số IBOC, khụng phải thay đổi phần cao tần, chọn kờnh. Mỏy thu thanh số cú thể thu cả tớn hiệu phỏt thanh tương tự và tớn hiệu phỏt thanh số. Cỏc mỏy thu cú thể được thiết kế để nếu tớn hiệu số quỏ yếu thỡ mỏy thu tự động chuyển sang thu tớn hiệu tương tự. Do hiệu suất phỏt tớn hiệu số cao, nờn cụng suất phỏt số thấp vẫn cú thể đảm bảo được vựng
phủ súng cho cỏc mỏy thu số, đồng thời cho phộp cỏc mỏy thu tương tự loại trừ được nhiễu xuyờn õm.
5- Một vấn đề rất quan trọng là hiện nay phỏt thanh ở Việt nam đang là phỏt thanh tương tự. Cỏc mỏy thu đều là mỏy thu tương tự. Người Việt nam đang dựng mỏy thu thanh tương tự, nếu phỏt thanh số theo hệ thống EUREKA-147 ra đời thỡ tất cả cỏc mỏy thu tương tự hiện nay phải bỏ đi, gõy lóng phớ. Hơn nữa, mỏy thu thanh số hệ thống EUREKA 147 rất đắt (khoảng 1.000.000VNĐ). Một mỏy thu thanh như vậy đối -
với người dõn Việt nam là lóng phớ. Do đú, Việt nam nờn dựng phỏt thanh số theo hệ thống IBOC sẽ tiết kiệm được chi phớ phần thu. Cỏc mỏy thu tương tự đang dựng, cú
thể lắp thờm một bộ giải mó tớn hiệu õm thanh số IBOC, để thu chương trỡnh phỏt thanh số.
6- Hơn nữa, việc chọn hệ thống phỏt thanh nào cũng cần tham khảo cỏc nước
trờn thế giới. Hệ thống EUREKA 147 đang được sử dụng ở một số nước chõu Âu, -
chưa phải là phổ cập toàn cầu. Một số nước cú hệ thống phỏt thanh số riờng của mỡnh, một số nước khỏc đang nghiờn cứu những hệ thống phỏt thanh số mới.
4.4- Kết luận
Chương 4 tập trung nghiờn cứu ứng dụng mó húa dải con đa phõn giải tuyệt đối
3 kờnh SBC(632) và 4 kờnh SBC(12642) vào cỏc hệ thống phỏt thanh số hiện nay. Những đề xuất đú đó đạt được nhiều ưu điểm trong việc giải quyết hài hũa giữa tỷ lệ nộn dữ liệu, chất lượng õm thanh và độ phức tạp của bank lọc.
Đồng thời, qua phõn tớch thực tế phỏt thanh ở Việt nam, luận ỏn đề xuất ứng dụng hệ thống phỏt thanh số IBOC trong phỏt thanh số ở Việt nam. Đối với phỏt thanh số Việt nam, việc chọn hệ thống IBOC phự hợp hơn trong việc chuyển đổi từ phỏt thanh tương tự sang phỏt thanh số, tiết kiệm chi phớ cả ở phần phỏt và phần thu. Hệ thống phỏt thanh số IBOC đó được Mỹ ứng dụng từ năm 1991 dựng chuẩn
Kết luận và kiến nghị
1- Kết luận
a- Luận ỏn đưa ra hai phương phỏp phõn tớch mới khỏc với phõ ớch Wavelet. n t
Phõn tớch Wavelet chỉ tạo ra cỏc tổ hợp phõn chia đơn phõn giải và đa phõn giải tương
đối, với cỏc hệ số phõn chia phải là lũy thừa của 2. Hai phương phỏp này, khụng những tạo ra cỏc tổ hợp phõn chia giống phõn chia Wavelet, mà cũn tạo ra cỏc tổ hợp phõn chia đa phõn giải tuyệt đối, với cỏc hệ số khụng phải là lũy thừa của 2. Đú là cơ sở để xõy dựng những bộ SBC đa phõn giải tuyệt đối cú khả năng nộn tớn hiệu cao.