2.1.5.1. Cấu trúc khung truyền tải trong DVB-S2
Khác với DVB-S, tiêu chuẩn DBV-S2 quy định các cấu trúc khung. Có 2 mức cấu trúc khung được thiết kế là:
- Mức vật lý PL (PLFRAME). - Mức cơ bản (FECFRAME).
Hình 2.12: Minh họa cấu trúc khung vật lý được sử dụng trong DVB-S2
Các khung vật lý truyền tải các khung FECFRAME tương tự như xe chở hàng. Các khung PLFRAME liền nhau có thể được mã hóa điều chế khác nhau. Cấu trúc khung ở lớp vật lý có các bit mào đầu PLHEADER, mang các thông tin nhằm giúp phía thu có thể đồng bộ và xác định phương pháp điều chế và các thông số mã hóa mà không cần phải giải mã, giải điều chế tín hiệu. Do tính chất quan trọng của PLHEADER nên nó được mã hóa sửa sai rất chặt chẽ với
47 tỷ lệ mã 7/64 (57 bit chống lỗi cho 7 bit mang tin). Trên hình, các khung vật lý được truyền tải nối tiếp nhau. Trong mỗi khung vật lý lược đồ mã hóa và điều chế phải đồng nhất, tuy nhiên giữa các khung vật lý khác nhau thì có thể thay đổi. Điều này tạo nên tính linh hoạt cho hệ thống DVB-S2 so với DVB-S.
Cấu trúc khung FECFRAME sẽ cung cấp đầy đủ thông tin phục vụ cho quá trình xử lý giải mã tín hiệu. Nhờ có 80 bit mào đầu BBHEADER, phía thu có thể thiết lập các cấu hình tương ứng với các chế độ truyền dẫn khác nhau như đầu vào đơn chương trình hay đa chương trình, định dạng chung hay gói dòng truyền tải MPEG, chế độ CCM hay ACM ... Tóm tắt quá trình tạo khung FECFRAME: đầu tiên là dữ liệu cần truyền đi được chia thành các DATA FIELD có độ dài DFL. DATA FIELD được thêm trường BBHEADER kích thước 80 bit. Trước khi đưa vào bộ mã hóa FEC, nó được bổ sung thêm các bit đệm để có độ dài phù hợp theo yêu cầu của mã BCH và LDPC tạo thành khung BBFRAME. Quá trình mã hóa trước sẽ thêm vào các bit sửa sai và xáo trộn để tạo thành khung FECFRAME với kích thước 64800 bit hoặc 16200 bit, tùy thuộc vào tỷ lệ mã hóa được lựa chọn.
48
Hình 2.13: Quá trình tạo thành FECFRAME trong DVB-S2
2.1.5.2. Quá trình tạo khung lớp vật lý
Đầu vào của khối tạo khung PL là cấu trúc XFECFRAME (FECFRAME sau khi điều chế), đầu ra là khung lớp vật lý PLFRAME. Khung PLFRAME được tạo ra bằng cách chia nhỏ khung XFECFRAME thành các SLOT với độ dài 90 symbol. Sau đó phần đầu PLHEADER được thêm vào phía trước XFECFRAME. Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể mà các bit hoa tiêu (pilot) được thêm vào để tạo thành khung PLFRAME.
Hình 2.14: Các thành phần của khối tạo khung PLFRAME a. Chèn khung giả (Dummy PLFRAME insertion)
Các khung PLFRAME giả sẽ được tạo ra nếu không có dữ liệu được truyền đi. Khung PL giả chỉ bao gồm phần đầu PLHEADER và 36 SLOT không được điều chế.
b. Chèn báo hiệu lớp vật lý (PL signalling)
Khung XFECFRAME được chia thành S các SLOT với độ dài cố định 90 symbol. Số lượng S được xác định theo bảng:
Bảng 2.5: Số lượng các SLOT theo độ dài XFECRAME
Số bit/symbol FECFRAME: nldpc=64800 bit FECFRAME: nldpc=16200 bit
2 360 90
3 240 60
4 180 45
5 144 36
Phần mào đầu PLHEADER sẽ được thêm vào phía trước khung nhằm cung cấp thông tin cấu hình cho phía thu. Độ dài PLHEADER bằng đúng kích thước 1 SLOT. Sau khi giải mã PLHEADER, phía thu sẽ biết được độ dài và cấu trúc PLFRAME, phương pháp điều chế và mã hóa của FECFRAME, sự có mặt hay không của các bit hoa tiêu. Do tính chất quan trọng mà PLHEADER
Chèn
khung giả lớp vật lý Báo hiệu Thêm bit hoa tiêu lớp vật lý Xáo trộn
PLFRAME XFECFRAME
49 được bảo vệ bằng mã hóa Reed Muller (64,7) và điều chế BPSK để đảm bảo phía thu vẫn có thể giải mã trong điều kiện xấu nhất.
Hình 2.15: Cấu trúc của PLHEADER
Phần PLHEADER bao gồm 2 thành phần như sau:
- SOF - Start Of Frame (26 symbol): xác định bắt đầu một khung, mang giá trị 18D2E82HEX.
- PLSCODE (64 symbol): được mã hóa chống lỗi, sau khi giải mã sẽ thu được 7 symbol phục vụ cho việc báo hiệu. Các symbol này được phân vào 2 trường sau:
MODCOD (5 symbol): xác định phương pháp điều chế (QPSK,
8PSK, 16APSK, 32APSK) và các tỷ lệ mã hóa trước (1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, ....) được áp dụng.
TYPE (2 symbol): xác định độ dài của khung FECFRAME (0 =
bình thường: 64800 bit, 1 = ngắn: 16200 bit), ngoài ra còn xác định khung PL có chèn bit hoa tiêu hay không (0: không chèn bit hoa tiêu).
c. Chèn các bit hoa tiêu (Pilots insertion).
Tùy thuộc vào phương thức làm việc được lựa chọn mà khung PLFRAME có thể có hoặc không các bit hoa tiêu. Các bit hoa tiêu làm nhiệm
50 vụ đồng bộ tại phía phát. Kích thước khối bit hoa tiêu bằng P = 36 symbol và được chèn thêm sau mỗi SLOT, tính từ trường PLHEADER.
d. Xáo trộn lớp vật lý (PL Scrambler).
Trước khi được điều chế, các khung PLFRAME (ngoại trừ PLHEADER) sẽ được xáo trộn để phân tán năng lượng và tránh các giá trị lặp lại. Chuỗi xáo trộn (CI + jCQ) được tạo thành từ 2 chuỗi thực (từ 2 đa thức sinh có bậc 18). Độ dài chuỗi được lựa chọn lớn hơn độ dài tối đa của PLFRAME nhằm tránh các bit giả có thể phát sinh trong quá trình xáo trộn.