(mode SFN là 32K 1/16) 3D trong 2D 2 1 2D + Delta 2 1 3D trong 2D + Enh 2 1 3D di động 2 1 2 1 2 1 Tổng tốc độ bit (PLP1) 26 13 31.2 15.6 31.2 15.6 Tổng tốc độ bit (PLP2) 1.5 0.75 1.5 0.75 1.5 0.75 QAM (PLP1) 64 64 256 64 256 64 LDPC (PLP1) 4/5 4/5 3/4 4/5 3/4 4/5 QAM, LDPC (PLP2) QPSK 4/5 Emin tăng (cấp phát 99%) (dBµV/m)(PLP1) 53.5 53.5 57.3 53.5 57.3 53.5 Emin tăng (cấp phát 99%) (dBµV/m)(PLP2) 80.9
Bảng 2.7 Số chƣơng trình, các mode khuyến cáo và các thông số cho trƣờng hợp cung cấp toàn bộ các nội dung 3D (các dịch vụ thu cố định và
di động)
Bảng trên tổng hợp các dịch vụ 3D có thể phân phối trong một kênh RF (toàn bộ nội dung là 3D). Phƣơng án tốt nhất bao gồm hai chƣơng trình 3D với độ phân giải đầy đủ và một dịch vụ di động. Điều chế khuyến cáo cho thu di động là dùng điều chế QPSK. Mode dùng điều chế này có thể đƣợc sử dụng cho bất kỳ phƣơng
án thu di động nào và cho khả năng thu tốt nhất. Các giá trị về độ mạnh cƣờng độ trƣờng cũng đƣợc giới thiệu trong bảng này. Giá trị đề xuất cho thu cố định là trong khoảng 50-60 dBµV/m (tƣơng tự với trƣờng hợp truyền dẫn trộn các dịch vụ HD và 3D), trong khi mode thu di động sẽ yêu cầu giá trị cao hơn và phụ thuộc vào yêu cầu về tỉ lệ vùng phủ sóng. Yêu cầu này dẫn đến phải thiết kế mạng quảng bá có mật độ dày mới đạt đƣợc mục tiêu phủ sóng 100% ngƣời dùng.
2.2.5.3 Kết luận
Các kết quả khảo sát cho thấy chuẩn DVB-T2 đủ linh hoạt để truyền dẫn cả dịch vụ HD và 3D và có thể cấuhình hệ thống phù hợp cho nhiều phƣơng án triển khai khác nhau. Tuy nhiên, các khảo sát này chỉ mới tậptrung vào phần kỹ thuật mà chƣa xét đến các mơ hình kinh doanh có liên quan, là một trong những yếu tốcũng đặc biệt quan trọng để triển khai thành công một mạng phát sóng thƣơng mại.
Kết luận chƣơng 2
Hiện nay, nhiều nƣớc trên thế giới đã nghiên cứu, ứng dụng, triển khai thành công tiêu chuẩn DVB-T2 và đã nhận đƣợc sự ủng hộ cao của ngƣời xem.
Việt Nam đã nghiên cứu, ứng dụng và triển khai thành công tiêu chuẩn DVB- T2. Việc thay thế chuẩn DVB-T bởi DVB-T2 cần có một khoảng thời gian “quá độ” trong quá trình chuyển đổi. Hai tiêu chuẩn DVB-T và DVB-T2 sẽ cùng tồn tại trong nhiều năm, mỗi chuẩn hỗ trợ ngƣời xem các loại hình dịch vụ khác nhau.
CHƢƠNG 3
ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG DVB-T2 3.1 Các nguyên tắc đồng bộ
Đồng bộ là một vấn đề quan trọng trong DVB-T2, nghĩa là bộ thu cần phải xác định vị trí các tín hiệu ở cả thời gian và tần số trƣớc khi nó có thể trích ra các thơng tin đƣợc truyền đi. Sau khi đạt đƣợc đồng bộ, nó phải đƣợc theo dõi liên tục trong suốt q trình thu nhận tín hiệu. DVB-T2 sử dụng kỹ thuật điều chế OFDM và hệ thống OFDM này rất nhạy cảm với các lỗi thời gian và tần số ký hiệu [14]. Đề mục này đề cập các đặc tính đƣợc xác định trong DVB-T2 để đạt đƣợc đồng bộ hóa, thí dụ nhƣ ký hiệu P1, ký hiệu P2 và các Pilot liên tục và phân tán. Luận văn này chủ yếu xem xét các đặc tính đồng bộ có thể thực hiện đƣợc bởi ký hiệu P1.
3.1.1 Tổng quan về đồng bộ hóa trong OFDM
Đồng bộ hóa là một vấn đề rất quan trọng trong các hệ thống DVB-T và DVB- T2 có sử dụng OFDM, vì thiếu đồng bộ sẽ gây ra ISI và ICI [15]. Mỗi hệ thống OFDM phải giải quyết ba vấn đề đồng bộ đó là: đồng bộ symbol, đồng bộ tần số và đồng bộ xung đồng hồ.
3.1.1.1 Đồng bộ Symbol
Bất cứ khi nàocác tín hiệu đƣợc truyền qua các điều kiện kênh truyền xấu chẳng hạn trong kênh xuất hiện pha đinh đa đƣờng, nhiễu pha và dịch chuyển Doppler, thì việc đồng bộ symbol ở phía thu là rất cần thiếtđể thu nhận chính xác các symbol đã đƣợc gửi đi [14]. Ở thời điểm đầu của q trình thu nhận tín hiệu thì phía thu khơng hình dung đƣợc các vị trí symbol. Do đó, bộ thu phải có đƣợc thời gian symbol chính xác càng sớm càng tốt để có thể thực hiện đồng bộ tần số và ƣớc lƣợng kênh truyền.
Mục đích của q trình đồng bộ thời gian symbol là xác định chính xác vị trí bắt đầu của các symbol trong miền thời gian để quá trình giải điều chế đƣợc thực hiện chính xác [15]. Nếu sự ƣớc tính cửa sổ FFT(FFT-window) nằm trong khoảng bảo vệ thì sau biến đổi FFT các symbol OFDM sẽ khơng bị ảnh hƣởng bởi ISI và sự xoay pha gây ra bởi độ lệch thời gian. Ngƣợc lại, nếu FFT-window nằm ngoài
khoảng bảo vệ thì sẽ sinh ra ISI, nghĩa là, việc lấy mẫu OFDM symbol sẽ chứa một số mẫu thuộc các symbol khác. Điều này sẽ gây ra sự phân tán của chịm sao tín hiệu dẫn tới hiệu suất của hệ thống sẽ bị giảm [14].
Q trình đồng bộ symbol có thể đƣợc thực hiện bởi phƣơng pháp dữ liệu hỗ trợ (data-aided) hoặc phƣơng pháp không dữ liệu hỗ trợ (non-data-aided). Với cách tiếp cận dữ liệu hỗ trợ, máy thu đã biết các chuỗi Pilot đƣợc sử dụng. Tuy nhiên, ở phƣơng pháp không dữ liệu trợ giúp, bộ thu phải tích cực tìm vị trí symbol bắt đầu dựa trên các số liệu thống kê tín hiệu. Bên cạnh đó, q trình đồng bộ symbol đƣợc thực hiệnthành hai giai đoạn: đồng bộ symbol thô đƣợc thực hiện trƣớc khi biến đổi Fourier nhanh (FFT) và đồng bộ symbol tinh đƣợc thực hiện sau FFT [16]. Mục đích của đồng bộ symbol thơ là để tìm ra chính xác vị trí đầy đủ FFT-window trong miền thời gian và nó đƣợc thực hiện chủ yếu bằng phƣơng pháp không dữ liệu hỗ trợ, nhƣ sự tƣơng quan khoảng bảo vệ hoặc các thuật toán hợp lý tối đa (maximum- likehood) [17]. Mặt khác, quá trình đồng bộ tinh đƣợc thực hiện trong miền tần số sau q trình tính tốn FFT để đạt đƣợc một ƣớc tính chính xác hơn và nó có thể đƣợc thực hiện bởi phƣơng pháp tiếp cận dữ liệu hỗ trợ thông qua việc sử dụng các Pilot, đặc biệt là các Pilot phân tán[16].
3.1.1.2 Đồng bộ tần số sóng mang
Q trình đồng bộ tần số sóng mang là rất cần thiết để tránh cho hệ thống khơng bị ảnh hƣởng của ICI và duy trì tính trực giao của các sóng mang con trong ký hiệu OFDM. Tính trực giao này sẽ khơng cịn nếu xuất hiện độ lệch tần số sóng mang, độ lệch này xảy ra khi bộ dao động nội của máy phát và máy thu không đồng bộ. Hơn nữa, độ lệch này cũng có thể sinh ra do sự di chuyển tƣơng đối giữa máy phát và máy thu, đƣợc gọi là sự trải Doppler [14].
Các sóng mang trong OFDM vốn đã đƣợc đặt sát nhau trong tần số so với băng thơng kênh. Do đó, OFDM chỉ có thể cho phép độ lệch tần là một phần rất nhỏ của băng thông kênh. Tuy nhiên, độ lệch tần số sóng mang có hai phần -một phần phân số (fractional part) và một phần nguyên (integer part). Phần phân số hoặc phần nguyên của độ lệch tần nhỏ hơn một nửa khoảng cách giữa các sóng mang con và là
nguyên nhân gây ra sự sụt giảm của biên độ tín hiệu ở đầu ra và ICI, dẫn tới suy giảm hiệu suất của đầu thu. Mặt khác, phần nguyên của độ lệch tần (frequency offset) là một số nguyên lần nhiều khoảng cách giữa các sóng mang con và là nguyên nhân gây ra một lƣợng thay đổi khơng đổi của các chỉ số sóng mang con có kết quả trong một vòng quay của chòm sao [18].
Hơn nữa, đồng bộ tần số có thể đƣợc chia thành hai giai đoạn pre-FFT và post- FFT. Thuật toán pre-FFT không dữ liệu hỗ trợ (non-data-aided) có thể đƣợc sử dụng để xác định nhanh phần phân số của độ lệch tần nhƣng thuật tốn này khơng thể xác định đƣợc phần nguyên. Mặt khác, các thuật toán dữ liệu hỗ trợ Pilot dựa trên post-FFT đƣợc sử dụng để xác định nhanh phần nguyên của độ lệch tần. Sau khi xác định đƣợc phần nguyên và phần phân số, quá trình giám sát post-FFT hỗ trợ dữ liệu đƣợc thực hiện để duy trì tính trực giao [19].
3.1.1.3 Đồng bộ xung đồng hồ
Bất cứ thời điểm nào các xung đồng hồgiữa máy phát và thiết bị thu không đƣợc đồng bộ thì sẽ có một độ lệch (offset) đƣợc gọi là độ lệch xung đồng hồ (sampling clock offset). Một số yếu tố khác cũng tạo ra độ lệch này nhƣ pha đinh đa đƣờng, tạp nhiễu và lỗi ƣớc tính thời gian symbol. Độ lệch xung đồng hồ đƣợc chia thành hai phần: Độ lệch pha lấy mẫu (sampling phase offset) và độ lệch tần số lấy mẫu (sampling frequency offset) [14].
Độ lệch pha lấy mẫu sẽ dấn tới sự méo pha tín hiệu. Mặt khác, độ lệch tần số lấy mẫu là sự khác nhau ở các tần số lấy mẫu trong máy phát và máy thu, độ lệch tần số lấy mẫu sẽ dẫn tới một sự trôi liên tục của thời gian lấy mẫu tức thời. Nếu độ lệch tần số lấy mẫu này không đƣợc ƣớc lƣợng và làm giảm ngay sau đó thì một số lƣợng ICI sẽ đƣợc sinh ra [14]. Tuy nhiên, luận văn này khơng xem xét q trình đồng bộ xung đồng hồ.
3.1.2 Đồng bộ trong DVB-T
Các thuật toán đồng bộ cho hệ thống DVB-T đƣợc chia thành hai loại chính. Loại thứ nhất khai thác cấu trúc mở rộng lặp (cyclic extension structure) của ký hiệu OFDM, trong khi đó loại thứ hai sử dụng các thuật toán để khai thác các Pilot
để đạt đƣợc sự đồng bộ [20]. Hệ thống DVB-T có các Pilot phân tán, Pilot liên tục và các sóng mang báo hiệu thơng số truyền dẫn (TPS) để thực hiện các nhiệm vụ đồng bộ đƣợc đề cập ở trên [21].
Các phƣơng pháp đồng bộ trong DVB-T có sử dụng cấu trúc mở rộng lặp có thể thực hiện đƣợc hai nhiệm vụ đó là phát hiện sự khởi đầu của ký hiệu OFDM và sửa độ lệch tần số [17]. Tuy nhiên, trong các kênh đa đƣờng, các phƣơng pháp này chỉ cung cấp sự đồng bộ thơ, sau đó cần phải phải có sự đồng bộ tinh. Hệ thống DVB-T có thể sử dụng các Pilot liên tục và phân tán để thực hiện sự đồng bộ tinh ký hiệu (fine symbol) và đồng bộ tần số thô (coarse frequency) [16].
Hơn nữa, TPS mang một số lƣợng bit cố định mang thông tin để duy trì sự đồng bộ hóa. Khối TPS trong chuẩn DVB-T đƣợc xác định trên một khung OFDM 68 ký hiệu liên tiếp trong đó mỗi ký hiệu góp một bit TPS vào khối TPS. TPS đƣợc truyền song song trên 17 sóng mang trong chế độ 2k và trên 68 sóng mang trong chế độ 8k. Tuy nhiên, mỗi sóng mang TPS trong cùng một ký hiệu truyền cùng một bít thơng tin đƣợc mã hóa khác nhau. Mỗi khối TPS trong DVB-T mang 16 bit đồng bộ trong tổng số 68 bít của nó. Vì có thể có bốn khung OFDM trong một siêu khung OFDM, do đó có hai chuỗi (sequences) cho 16 bit đồng bộ: Một chuỗi cho khối TPS thứ nhất và thứ ba và chuỗi còn lại cho khối TPS thứ hai và thứ tƣ trong một siêu khung [21].
3.1.3 Đồng bộ trong DVB-T2
Đồng bộ hóa trong hệ thống DVB-T2 là rất quan trọng và máy thu phải thực hiện các nhiệm vụ đồng bộ hóa trƣớc khi bắt đầu q trình giải điều chế các sóng mang con. Thứ nhất, máy thu phải thu nhận đƣợc thời gian ký hiệu chính xác để giảm thiểu những tác động của các hiệu ứng ISI và ICI. Thứ hai, máy thu phải xác định và sửa độ lệch tần số sóng mang của tín hiệu thu đƣợc để loại bỏ ICI [15]. Để giải quyết các nhiệm vụ đồng bộ khác nhau, hệ thống DVB-T2 có các đặc tính tín hiệu khác nhau, nhƣ ký hiệu P, ký hiệu P2, các Pilot phân tán và Pilot liên tục [7]. Các nguyên tắc đồng bộtrong hệ thống DVB-T2 cũng phải xử lý việc đồng bộ đồng
hồ. Tuy nhiên, luận văn này tập trung vào các phƣơng pháp đồng bộ có thể đạt đƣợc bằng cách sử dụng ký hiệu P. Do đó, đồng bộ đồng hồ khơng đƣợc đề cập.
Lúc đầu, máy thu thực hiện q trình qt mà khơng hề có bất kỳ thơng tin nào của kênh và tín hiệu. Bất cứ khi nào máy thu dị đƣợc một ký hiệu P1 thì nó có thể suy ra sự hiện diện của tín hiệu T2 trong kênh. Sau đó, máy thu sử dụng ký hiệu P1 để thực hiện một số nhiệm vụ đồng bộ tần số, ký hiệu liên quan và từ đó có thể xác định đƣợc kích thƣớc FFT. Một khi máy thu nhận biết đƣợc kích thƣớc FFT thì nó chuyển tiếp để suy ra khoảng bảo vệ. Để biết thêm thông tin về các mẫu Pilot đƣợc sử dụng trong các tải trọng chính, máy thu cần phải giải mã các tín hiệu báo hiệu L1 (L1 signalling) trong các ký hiệu P2. Kể từ khi máy thu nhận ra đƣợc kích thƣớc FFT ở giai đoạn này, nó có thể suy ra đƣợc các mẫu Pilot P2 đƣợc sử dụng và do đó có thể giải mã đƣợc dữ liệu P2 và L1. Bằng cách giải mã các thông tin báo hiệu L1, máy thu nhận ra mẫu Pilot và khoảng bảo vệ của các kí hiệu dữ liệu (data symbols) [22].
3.1.3.1 Đồng bộ sử dụng ký hiệu P1
Theo cấu trúc khung của DVB-T2, mỗi khung T2 có một ký hiệu P1 ở đầu khung sau đó là một hoặc nhiều các ký hiệu P2 cuối cùng là các ký hiệu dữ liệu. Hình vẽ dƣới đây cho thấy vị trí của ký hiệu P1 trong khung DVB-T2.
Hình 3.1 Vị trí của ký hiệu P1 trong khung DVB-T2 3.1.3.1.1 Tổng quan ký hiệu P1 3.1.3.1.1 Tổng quan ký hiệu P1
Phần mở đầu ký hiệu P1 (P1 symbol preamble) đƣợc chèn vào đầu của mỗi khung T2 chỉ một lần để cho biết sự khởi đầu của mỗi khung T2 và phần FEF. Theo tiêu chuẩn [7], ký hiệu P1 cho phép máy thu xác định sự hiện diện của tín hiệu T2 một cách nhanh chóng trong q trình qt pha tín hiệu ban đầu. Việc nhận ra ký hiệu P1 đủ để kết luận kênh RF mang tín hiệu DVB-T2. Ngồi ra, nó xác định phần
đầu (preamble) của nó cũng là một phần khởi đầu của khung T2 (T2 preamble) nhƣ vậy một tín hiệu bao gồm cả các khung T2 và các phần FEF.
Hơn nữa, ký hiệu P1 cũng tiết lộ một số thông số truyền dẫn cơ bản bằng việc giải mã phần còn lại của phần khởi đầu và tiếp đó là tải trọng chính. Chủ yếu nó cho thấy chế độ FFT của việc truyền dẫn và quá trình truyền dẫn là SISO hay MISO. Ngoài ra, máy thu có thể sử dụng ký hiệu P1 để phát hiện và sửa đồng bộ thời gian và tần số. Do đó, ký hiệu P1 tiết kiệm thời gian trong quá trình quét và thiết lập kênh đồng thời giúp đạt đƣợc q trình đồng bộ hóa [7].
3.1.3.1.2 Sự phát triển của ký hiệu P1
Ký hiệu P1 là một khái niệm hoàn toàn mới trong chuẩn DVB-T2, ký hiệu P1 này khơng có mặt trong chuẩn cũ DVB-T. Do đó, cấu trúc ký hiệu khởi đầu P1 và quá trình xử lý phía thu tƣơng ứng trong chuẩn đã trải qua một số giai đoạn phát triển trƣớc khi hoàn thiện trong tiêu chuẩn DVB-T2. Các phần dƣới đây sẽ đƣa ra một ý tƣởng ngắn gọn về sự phát triển của cấu trúc ký hiệu P1 và quá trình xử lý phía thu tƣơng ứng. Nó cũng đƣa ra những khả năng và hạn chế của từng loại và điều này là động lực để sáng tạo ra một cấu trúc mới nhằm khắc phục những nhƣợc điểm của phiên bản trƣớc.
a) Cấu trúc A-B
Đề xuất đầu tiên cho ký hiệu P1 là để chèn một ký hiệu phát hiện tín hiệu duy nhất ở đầu của mỗi khung T2. Nó là một ký hiệu OFDM mà chắc chắn có sự mở rộng khoảng bảo vệ của nó, và về cơ bản ký hiệu này có các đặc tính khác hơn so với các ký hiệu dữ liệu khác. Do đó, phía thu sẽ tìm kiếm ký hiệu đặc biệt này để thơng báo phát hiện tín hiệu.
Ký hiệu dữ liệu cuối cùng của
khung 1
A B
Ký hiệu dữ liệu đầu tiên của
khung 2
TA TB
Sao chép toàn bộ hoặc phần đầu của A
Hình 3.2 cho thấy cấu trúc và vị trí của ký hiệu P1 có hai phần, cụ thể là phần A và phần B với các khoảng thời gian tƣơng ứng TA và TB. Ký hiệu P1 này đƣợc