Nhận xét:
- Với cùng một phương pháp điều chế, khi thay đổi kích thước FFT thì chỉ số MER thay đổi không nhiều, tuy nhiên khi FFT tăng muecs C/N yêu cầu tại máy thu sẽ tăng để có thể thu được tín hiệu.
3.2. Mở rộng băng thông
DVB-T2 cho phép mở rộng số lượng sóng mang sử dụng cho các chế độ: 8K, 16K và 32K đồng thời vẫn giữ băng thông giới hạn của kênh RF (8MHz). Chế độ này được gọi là: Chế độ mở rộng sóng mang. Hình 3.3 biểu diễn phổ dày đặc của chế độ mở rộng sóng mang cho các chế độ FFT khác nhau.
Hình 3.2: Phổ tín hiệu DVB-T2 lý thuyết với khoảng bảo vệ - GI=1/8 (kênh 8Mhz với chế độ sóng mang mở rộng 8K, 16K, 32K)
Độ lợi (gain) đạt được ở giữa 1.4% (8Kmode) và 2.1% (32Kmode). Hình 2.6 so sánh phổ của 2K so với 32K ở điều kiện bình thường và 32K trong các chế độ sóng mang mở rộng. Sóng mang mở rộng có đặc tính tuỳ chọn, bởi lẽ với đặc tính này khó có có thể đạt được mặt nạ phổ (spectrum mask) cũng như tỷ số bảo vệ.
Trong DVB-T2, do số sóng mang của chế độ mở rộng được tăng cao, nên lưu lượng dữ liệu truyền đi sẽ được tăng lên so với các chế độ sóng mang thông thường trong DVB-T. Bảng 2.8 cho thấy độ lợi của chế độ mở rộng với các chế độ FFT khác nhau.
Mode sóng mang
FFT Thông thường Mở rộng
Kích thước Số sóng mang Số sóng mang Gain
1K 853 - 0,00% 2K 1,705 - 0,00% 4K 3,409 - 0,00% 8K 6,817 6,913 1,41% 16K 13,633 13,921 2,11% 32K 27,265 27,841 2,11%
Bảng 3.3: Tăng lưu lượng dữ liệu kênh truyền tương ứng với các chế độ sóng mang mở rộng
3.3. Pilot tán xạ
Các tín hiệu pilot là các sóng mang không chứa thông tin. Tuy nhiên trong quá trình truyền dẫn truyền hình số, các tín hiệu Pilot lại đóng vai trò rất quan trọng vì căn cứ vào các tín hiệu pilot, đầu thu sẽ biết và nhận dạng được các thông tin mà bên phát đang truyền trên kênh: phân bố kênh, sửa lỗi pha chung (CPE), đồng bộ...
Trong DVB-T2 có các loại pilot khác nhau được sử dụng: - Pilot liên tục – (Continued pilto).
- Pilto tán xạ - (Scattered pilot) - Pilot P2
- Pilot kết thúc khung.
Mục đích Pilot tán xạ:
Các pilot tán xạ được sử dụng trong DVB-T2 nhằm thực hiện các phép đo của kênh và ước lượng đáp ứng kênh cho mỗi tế bào OFDM. Quá trình truyền dẫn tín hiệu Pilot cần phải liên tục, đủ để chúng có thể biến thiên theo kênh như 1 hàm trên miền tấn số và miền thời gian.
Pilot tán xạ được xác định từ trước cả về biên độ và pha, và được “cấy” vào tín hiệu với khoảng cách đều nhau trên cả hai trục thời gian và tần số. Pilot tán xạ được sử dụng để đánh giá sự thay đổi chất lượng trên đường truyền.
Khác với DVB-T sử dụng mẫu hình pilot tĩnh (static pattern): độc lập với kích thước FFT và khoảng bảo vệ, trong DVB-T2 đã tiếp cận một cách linh hoạt hơn, bằng cách đưa ra 8 mẫu hình khác nhau để có thể lựa chọn, tuỳ thuộc vào kích thước FFT và khoảng bảo vệ đối với mỗi đường truyền riêng biệt.
Trong DVB-T2, có thể cho phép lựa chọn 1 trong 8 thông số pilot tán xạ khác nhau – PP (Plot Patterns: từ PP1 đến PP8), tuỳ thuộc vào đặc tính của các kênh truyền.
Việc lựa chọn PP phụ thuộc vào kích thước FFT và tác động của hiệu ứng Doppler và ảnh hưởng của nhiễu trong kênh cũng như ngoài kênh.
Các pilot tán xạ PP2, PP4 và PP6 lặp lại trong mỗi chu kỳ symbol OFDM thứ hai (Dy), bởi vậy chúng thể chống lại hiệu ứng Doppler tốt nhất.
Khoảng cách ngắn (Dx) của các pilot trong PP1 chứng tỏ các pilot tán xạ này tốt nhất để chống lại can nhiễu do phản xạ của cùng 1 symbol - ISI (Inter-Symbol Interference). Trong khi đó PP6 và 7 dễ bị ảnh hưởng bởi ISI.
Pilot tán xạ PP8 được đánh giá là phù hợp với quá trình thu cố định nhưng không phù hợp với thu di động vì PP8 khó thực hiện do giới hạn của quá trình tráo thời gian. Việc lựa chọn tham số pilot tán xạ PP phù hợp là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến việc tính toán giữa chất lượng và lưu lượng dữ liệu cần truyền.
PP1 PP2 PP3 PP4 PP5 PP6 PP7 PP8 Ghi chú Dx 3 6 6 12 12 24 24 6 Khoảng cách giữa các sóng mang pilot riêng rẽ Dy 4 2 4 2 4 2 4 4 Độ dài của các chuỗi Symbol 1/DxDy 8,33% 8,33% 4,17% 4,17% 2,08% 2,08% 1,04% 1,04% Hiệu suất của các Pilot tán xạ
Bảng 3.4 : Các dạng pilot tán xạ [tham khảo theo TS 102 831]
3.4. Khoảng bảo vệ - GI.
3.4.1. Các chế độ điều chế và khoảng bảo vệ - GI.
Ở DVB-T2, phương thức điều chế 256QAM cho phép tăng lên 8bit/tế bào OFDM, tăng 33% hiệu xuất sử dụng phổ và dung lượng dữ liệu đối với một tỷ lệ mã cho trước.
Thông thường, tăng dung lượng dữ liệu thường đòi hỏi một tỷ số công suất sóng mang trên tạp nhiễu – C/N cao hơn (4 hoặc 5dB, tuỳ thuộc vào kênh truyền và tỷ lệ
mã sửa sai), bởi lẽ khoảng cách Euclide giữa hai điểm cạnh nhau trên đồ thị chòm sao chỉ bằng khoảng ½ so với 64-QAM và do vậy đầu thu sẽ nhậy cảm hơn đối với tạp nhiễu. Tuy nhiên, mã LDPC tốt hơn nhiều so với mã cuốn (Convolution code) và nếu chọn tỷ lệ mã mạnh hơn một chút cho 256QAM so với tỷ lệ mã sử dụng trong 64- QAM của DVB-T, tỷ số công suất song mang trên tạp nhiễu C/N sẽ không thay đổi trong khi vẫn đạt được một độ tăng trưởng tốc độ bit đáng kể. 256-QAM do vậy sẽ là 1 sự lựa chọn đầy hứa hẹn trên thực tế.
Hình 3.3: Đồ thị chòm sao 256-QAM
Với phương thức điều chế 256-QAM như vậy, đòi hỏi khoảng bảo vệ là rất lớn. Bảng 3.4 dưới đây giới thiệu các khoảng bảo vệ mới cho phép đáp ứng với giải pháp điều chế cao.
Khoảng bảo vệ - GI 1/128 1/32 1/16 19/256 1/8 19/128 1/4 FFT Tu [ms] GI [µs] 32k 3.584 28 112 224 266 448 532 NA 16k 1.792 14 56 112 133 224 266 448 8k 0.896 7 28 56 66,5 112 133 224 4k 0.448 NA 14 28 NA 56 NA 112 2k 0.224 NA 7 14 NA 28 NA 56 1k 0.112 NA NA 7 NA 14 NA 28
Bảng 3.5: Độ dài khoảng bảo vệ trong DVB-T2 (kênh 8Mhz)
Lựa chọn Khoảng bảo vệ - GI:
Việc sử dụng một số lượng lớn các sóng mang sẽ dẫn đến việc lãng phí băng thông cho khoảng bảo bệ GB (Guard Band) và thêm nữa là rất nhiều cặp thiết bị TRx cho từng sóng mang. Việc này có thể khắc phục bằng cách sử dụng các sóng mang được đặt đều đặn cách nhau một khoảng:
fU = 1/ TU
Trong đó: TU : là khoảng symbol hữu ích (u: useful) với điều kiện là các sóng mang này phải được đặt trực giao nhau.
* Về mặt toán học, việc trực giao sẽ như sau : Sóng mang thứ k được biễu diễn :
t jk K U e t ( ) Trong đó: U = 2/ TU
l k T L k dt t t U T L K U , , 0 ) ( ) ( *
* Về ý nghĩa vật lý: khi giải điều chế tín hiệu cao tần này, bộ giải điều chế không xử lý các tín hiệu cao tần còn lại (k≠L), kết quả là không bị các tín hiệu cao tần khác gây nhiễu.
* Về phương diện phổ: điểm phổ có năng lượng cao nhất rơi vào điểm bằng không của sóng mang kia. Phổ các kênh con chồng lấn lên nhau từ đó không tốn thêm các khoảng GB. Do đó hiệu quả sử dụng phổ tăng.
* Củng cố tính trực giao bằng khoảng bảo vệ
Thực tế, các sóng mang được điều chế nhờ các số phức. Nếu khoảng tổ hợp thu được trải dài theo 2 symbol thì không chỉ có nhiễu trong kênh - ISI (Inter
Symbol Interference) mà còn cả nhiễu xuyên kênh - ICI (Inter Chanel Interference).
Để tránh điều này chúng ta chèn thêm khoảng bảo vệ để giúp đảm bảo các thông tin tổng hợp là đến từ cùng một symbol và xuất hiện cố định.
Hình 3.4: GI biểu diễn theo miền thời gian
Mỗi khoảng symbol được kéo dài thêm vì thế nó sẽ vượt quá khoảng tổ hợp của máy thu TU . Vì tất cả các sóng mang đều tuần hoàn trong TU nên toàn bộ tín hiệu được điều chế cũng vậy. Vì thế đoạn thêm vào tại phần đầu của symbol để tạo nên khoảng bảo vệ sẽ giống với đoạn có cùng độ dài tại cuối symbol. Mục đích là
làm trễ không vượt quá đoạn bảo vệ, tất cả thành phần tín hiệu trong khoảng tổ hợp sẽ đến từ cùng một symbol và tiêu chuẩn trực giao được thoả mãn
ICI và ISI chỉ xảy ra khi trễ vượt quá khoảng bảo vệ.
Độ dài khoảng bảo vệ được lựa chọn sao cho phù hợp với mức độ hiện tượng phản xạ nhiếu đường.
DVB-T2 sử dụng nhiều khoảng bảo vệ khác nhau, tùy thuộc vào các chế độ thu (di động, indoor, outdoor...): 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4
Điều Chế Tốc độ mã Tốc độ bit cực đại (Mbit/s)
16-QAM 1/2 15.03743 3/5 18.07038 2/3 20.10732 3/4 22.6198 4/5 24.13628 5/6 25.16224 64-QAM 1/2 22.51994 3/5 27.06206 2/3 30.11257 3/4 33.87524 4/5 36.1463 5/6 37.68277 256-QAM 1/2 30.08728 3/5 36.15568 2/3 40.23124 3/4 45.25828 4/5 48.29248 5/6 50.34524
Một sự khác biệt nữa giữa DVB-T và DVB-T2 là tăng số lượng khoảng bảo vệ GI: 1/128, 19/256, 19/ 128, mục đích việc tăng kích thước chiều dài khoảng bảo vệ sẽ rất hiệu quả trong việc triển khai mạng đơn tần - SFN.
Bảng 3.6 và hình 3.5 cho thấy tốc độ cực đại và cấu hình cho phép của các hệ thống khác nhau trong dải thông 8MHz, 32k, 1/128, PP7.
Hình 3.5: Tốc độ bit cực đại với các chế độ Khoảng bảo vệ khác nhau (Băng thông 8MHz, 32k PP7) (Băng thông 8MHz, 32k PP7)
Trong việc quy hoạch và triển khai mạng DVB-T2, việc tính toán các thông số phát cho bộ điều chế OFDM là rất quan trọng.Đối với thông số FFT, cần quan tâm tới:
- Khoảng cách liên sóng mang - Thời lượng symbol.
Kích thước FFT tăng: khoảng cách giữa các sóng mang phụ nhỏ đi và thời lượng symbol tăng lên.
3.4.2. Kết quả đo kiểm thực tế.
- Địa điểm đo: Đài THVN – 43 Nguyễn Chí Thanh. - Thiết bị đo:
* Máy đo trường Promax HD – hãng Promax.
* Máy đo TV Analyzer – ETL – hãng Rohde&Schwarz.
* Xe + Anten đo trường chuyên dụng - hãng Rohde&Schwarz.
B, Đo với chế độ 32K, thay đổi GI
Chế độ Thu ngoài trời MFN Thu SFN ngoài trời, vùng phủ vừa phải
Thu ngoài trời đối với các vùng
SFN lớn
Băng thông 8 8 8
Chế độ FFT 32K 32K 32K
GI 1/128 1/16 1/8
Điều chế 64-QAM 64-QAM 64-QAM
Tỷ lệ mã 2/3 2/3 2/3
C/N (dB) 18.9 19,6 20,1
Tốc độ (Mb/s) 28,9 36,5 35,0
Bảng 3.7 : Kết quả đo kiểm khi FFT: 32K thay đổi GI
c. Đo với chế độ 16K, thay đổi GI.
Chế độ Thu ngoài trời MFN Thu SFN ngoài trời, vùng phủ vừa phải
Thu ngoài trời đối với các vùng
SFN lớn
Băng thông 8 8 8
Chế độ FFT 16K 16K 16K
GI 1/128 1/16 1/8
Điều chế 64-QAM 64-QAM 64-QAM
Tỷ lệ mã 2/3 2/3 2/3
C/N (dB) 17.0 21,4 22,3
Tốc độ (Mb/s) 40,2 37,4 36,4