3.1.1. Độ chính xác tần số RF.
Để xử lý tốt một tín hiệu OFDM đòi hỏi độ chính xác tần số sóng mang ở
bên phát phải rất cao. Trong chếđộ hoạt động mạng, mạng đơn tần (SFN) càng yêu cầu độ chính xác cao của tần số sóng mang.
Vị trí đo xác định tại điểm L, M (Hình 3.1)
Với chếđộ 8k của hệ thống DVB-T luôn luôn có một pilot liên tục (continual pilot), với pha không đổi ở các symbol OFDM - chính xác ở tại tần số trung tâm (vị
trí k=3408). Tần số này có thể được đo trực tiếp bằng máy phân tích phổ có chức năng đếm tần số.
Với chế độ 2k có pilot liên tục với pha không đổi ở vị trí k = 1140. Tần số
này cũng được đo trực tiếp bằng máy phân tích phổ có chức năng đếm tần số.
Hình 3.3: Sơđồđo độ chính xác tần số RF.
Tín hiệu trích đo tại điểm L (IF) hoặc M (RF) và cũng có thể ở điểm N nếu tín hiệu là ổn định để cung cấp cho máy phân tích phổ.
Khi các sóng mang trung tâm không thể sử dụng để đo tần số, có thểđo qua tần số pilot liên tục (chỉ số song smang pilot liên tục k = 48 cho chế độ 8K và k = 1140 cho chếđộ 2K ). Tần số trung tâm được tính:
DVB-T Tx Nguồn tín hiệu chuẩn Phổ máy phân tích L, M (N) Tải
Lưu Văn Dân - Lớp Kỹ thuật Điện tử K3 – Viện Đại học Mở Hà Nội 55
Chếđộ 8K : FC = FKmeasured + [(3408-k).Fspacing] Chếđộ 2K : FC = FKmeasured + [(852-k).Fspacing]
Trong đó : FKmeasured - Tần số pilot liên tục (k = 48 đối với 8K; k = 1140
đối với 2K)
Fspacing - Khoảng cách tần số giữa các sóng mang con. K - Chỉ số sóng mang
3.1.2. Độ rộng kênh RF:
Đo độ rộng kênh tạo thuận lợi cho việc xác định độ chính xác tần số lấy mẫu
được duy trì ở phía điều chế.
Vị trí đo xác định tại điểm L, M (hình 3.3).
Dải thông của một kênh được điều chế COFDM tuỳ thuộc vào khoảng cách tần số giữa các sóng mang con tức là phụ thuộc vào khoảng thời gian hữu ích và khoảng bảo vệ của các symbol. Những sóng mang phía ngoài cùng trong tín hiệu DVB-T là các pilot liên tục. Đo giá trị các tần số pilot và hiệu giữa chúng sẽđược so sánh với độ rộng kênh hữu ích 7607142,857Hz đối với kênh 8MHz và 6656250,000Hz đối với kênh 7MHz và 5705357,143Hz đối với kênh 6MHz.
Biểu diễn tần số pilot phía ngoài cùng là FL và FH thì dải thông hữu ích là OB = FH - FL. Số sóng mang là K và chế độ 2k thì K - 1 = 1704, chế độ 8k thì K -1 = 6816, ta có một số thông sốđược tính toán ở bảng sau:
8k 2k
Dải thông hữu ích FH-FL
Khoảng cách tần số (FH - FL)/6816 (FH - FL)/1704 Khoảng thời gian hữu ích 6816/(FH - FL) 1704/(FH - FL) Tần số trung tâm (tần số IF) (FH - FL)/4096/(K - 1) (FH - FL)/1024/(K - 1) Tần số lấy mẫu (FH - FL)/16384/(K - 1) (FH - FL)/4096/(K - 1)
Lưu Văn Dân - Lớp Kỹ thuật Điện tử K3 – Viện Đại học Mở Hà Nội 56
3.1.3. Phép đo độ dài symbol tại tần số RF (kiểm tra khoảng bảo vệ).
Nhằm kiểm tra khoảng bảo vệ trong tín hiệu DVB-T thu được. Vị trí đo xác định tại điểm L, M (hình 3.1).
Những pilot rời rạc cứ sau ba sóng mang sẽ tạo ra phổ giống như phổ của xung trong phổ tín hiệu DVB-T dẫn tới sự lặp lại về pha và vị trí cứ sau 4 symbol. Sự khác nhau giữa 2 vạch phổ liên tục... sẽ là nghịch đảo của khoảng thời gian của 4 symbol OFDM liên tiếp. Thực hiện đo sự khác nhau về tần số này rồi chia cho nghịch đảo của 4 sẽđược giá trị TS. Trừđi khoảng thời gian có ích của 1 symbol TU ta sẽđược GI.
Đối với chếđộ 2k khoảng thời gian có ích sẽ là : 2048 x Ep
Đối với chếđộ 8k khoảng thời gian có ích sẽ là : 8192 x Ep Cụ thể theo bảng sau:
Kênh 8Mhz Kênh 7 Mhz Kênh 6 Mhz Chếđộ 8K Chếđộ 2 K Chếđộ 8K Chếđộ 2K Chếđộ 8K Chếđộ 2 K Chu kỳ cơ sở : EP 7/64(µs) =0,109375µs 8/64 (µs) = 0,125 µs 7*(4/3)/64 (µs) = 0,1458333... µs Khoảng thời gian hữu ích : TU 896 µs 224µs 1024µs 256µs 1194,6666....µs 298,6666. ..µs Các kênh 8 Mhz Chếđộ 8 K Chếđộ 2K Khoảng bảo vệ 1/4 1/8 1/16 1/32 1/4 1/8 1/16 1/32 Ts= ∆+ Tu (µs) 1120 1008 952 924 280 252 238 231 Chu kỳ lặp (µs) 4480 4032 3808 3696 1120 1008 952 924 Khoảng cách giữa các vạch phổ Hz 223,2 248 262,6 270,6 892,9 992,1 1050,4 1082,3 Bảng 3.3: Một số thông số của OFDM. 3.2. ĐỘ CHỌN LỌC :
Lưu Văn Dân - Lớp Kỹ thuật Điện tử K3 – Viện Đại học Mở Hà Nội 57
Vị trí đo tại điểm N cho phép đo mức tín hiệu vào và mức can nhiễu. điểm W hoặc X đối với phép đo hiển thị qua thông số BER. (Hình 3.2)
Công suất vào sẽ được hiệu chỉnh ở mức 10 dB cao hơn công suất vào tối thiểu được xác định trong mục 3.8 - "Độ nhạy máy thu". Mức ngưỡng C/I cần thiết cho chếđộ hoạt động QEF (hầu như không có lỗi) sau giải mã RS (BER < 2 x 10 -4 sau giải mã RS) cần được đo (tính) là một hàm của tần số, tín hiệu can nhiễu CW.
Hình 3.4: Sơđồđo độ chọn lọc.
3.3. DẢI BẮT AFC (AFC Capture Range):
AFC xác định dải tần số mà máy thu có thể thu được. Vị trí đo xác định tại điểm N và Z (hình 3.5)
Tín hiệu vào máy thu ở mức 10 dB trên mức công suất vào tối thiểu được xác định trong phép đo "độ nhậy máy thu" (mục 3.8). Tần số thu sẽđược dịch từng bước (từ thấp đến cao) cho tới giá trị danh định và thông số Sync-byte-error (lỗi byte đồng bộ) của dòng MPEG-2 được kiểm tra và không báo lỗi.
Hình 3.5: Sơđồđo dải bắt. Máy phát tín hiệu chuẩn DVB-T Tạo nhiễu CW Máy thu DVB-T Tải BER Monitoring Máy phát tín hiệu chuẩn DVB-T Máy thu DVB-T Z N Đo và phân tích dòng MPEG-2
Lưu Văn Dân - Lớp Kỹ thuật Điện tử K3 – Viện Đại học Mở Hà Nội 58
3.4. TẠP NHIỄU PHA CỦA BỘ DAO ĐỘNG:
Tạp nhiễu pha có thể xuất hiện ở bên phát, ở bất cứ bộ chuyển đổi tần số nào hoặc ở nơi nhận dẫn tới những thay đổi về pha của bộ dao động. Trong hệ thống OFDM nhiễu pha có thể là nguyên nhân dẫn tới lỗi pha (CPE-Common Phase Error) nó sẽ ảnh hưởng ngay lập tức tới các sóng mang. Có thể làm suy giảm hoặc sửa lỗi pha bằng các pilot liên tục. Tuy nhiên can nhiễu liên sóng mang (ICI-Inter Carrier Interference) có thể không sửa được. Hiệu ứng của CPE là giống nhau với từng sóng mang riêng lẻ và nhiễu pha bên ngoài dải lặp của mạch khôi phục sóng mang có thể dẫn tới làm nhoè những điểm trong giản đồ I/Q. Điều này có thể làm giảm đường biên giới hạn nhiễu của hệ thống và trực tiếp làm tăng BER. ảnh hưởng can nhiễu ICI là yếu tố quan trọng đối với OFDM và không thể sửa được. Chính vì vậy phải tính tới can nhiễu ICI trong nhiễu tổng của toàn hệ thống.
Có thể thực hiện đo ở các bộ dao động, trong máy phát, các bộ đổi tần và máy thu.
Tạp nhiễu pha có thể được đo bằng máy phân tích phổ, phân tích véctơ hoặc thiết bịđo nhiễu pha.
Mật độ công suất nhiễu pha được biểu diễn theo dBc/Hz ở một tần số offset nào đó so với tín hiệu dao động nội (Lo). CPE và ICI có thể được đo ở ít nhất ba
điểm như hình vẽ 3.6.
Để phép đo được chính xác, máy phân tích phổ phải đểở chếđộđộ phân giải bộ lọc nhỏ nhất (1KHz đối với 2k và 300Hz đối vơí 8k) bộ lọc video phải đặt ở giá trị ít nhất là nhỏ hơn 100 lần so với độ phân giải bộ lọc được sử dụng. Các giá trịđo
được phải chuẩn hoá tới băng thông 1Hz.
Nếu máy phân tích phổ không có khả năng chuẩn hoá 1Hz thì có thể thực hiện như sau :
Ví dụ :
Lưu Văn Dân - Lớp Kỹ thuật Điện tử K3 – Viện Đại học Mở Hà Nội 59
+ fm=10 KHz (đại diện cho các dịch tần fa, fb hoặc fc)
+ ∆B = Độ rộng băng thông tạp nhiễu tương đương (END) của băng thông bộ lọc phân giải : 270Hz. Băng thông video 10Hz hoặc 30Hz.
Sau đó việc chuyển đổi tới băng thông 1Hz được thực hiện :
Pn ≅ (noise_power_in_∆B) dBm - 10lg∆B + 2,5 dB [dBc/Hz] (3.1)
Hình 3.6 : Các vị trí đo CPE Chú thích :
Hình 3.6 : Các vị trí đo CPE
Máy phân tích phổ thường sử dụng các bộ lọc tạp nhiễu Gauss với dải thông
độ phân giải 20%. Dải thông tạp nhiễu tương đương (END) bằng băng thông của bộ
lọc đo ở vị trí suy giảm -3,4 dB.
2,5 dB tương ứng với phần sửa sai 1,05 dB do quá trình tách sóng đường bao băng hẹp và 1,45 dB là do sử dụng bộ khuyếch đại loga.
Dưới đây đưa ra vị trí để đo tạp nhiễu pha cho các bộ dao động nội và giới hạn cho phép của tạp nhiễu pha CPE và ICI trong chếđộ 2k.
Sóng mang Các khoảng dịch tần 0 Hz f HZ A B C 0dB -Lc (dB) -L (dB) -L (dB) f KHZ fc MHZ Các vị trí cho phép đo CPE là các điểm A, B, C
Lưu Văn Dân - Lớp Kỹ thuật Điện tử K3 – Viện Đại học Mở Hà Nội 60 fa fb fc fd Tần số 10 Hz 100 Hz 3 KHz 1 MHz Giới hạn (từ La đến Ld) -55 dBc/Hz -85 dBc/Hz -85 dBc/Hz -130 dBc/Hz Hình 3.7: Các vị trí đo phase noise. + Đối với phép đo ICI có thể đo ở các tần số là bội số của khoảng cách sóng mang như sau : 2k 4,5 KHz 8,9 KHz 13,4 KHz 8k 1,1 KHz 2,2 KHz 3,4 KHz 3.5. CÔNG SUẤT TÍN HIỆU RF/IF:
Đo công suất tín hiệu RF/IF để kiểm tra mức tín hiệu ở phía phát và phía thu Vị trí đo xác định tại điểm K, L, M, N, P (hình 3.1 và hình 3.2)
Công suất tín hiệu truyền hình số mặt đất DVB-T được xác định là công suất trung bình và nó được đo bằng bộ cảm ứng công suất nhiệt. Trong trường hợp là tín hiệu thu thì phép đo cần giới hạn ở băng thông hữu ích. Khi sử dụng phân tích phổ
hoặc máy đo chuẩn thì phải đo trong dải tần danh định của tín hiệu (n x fSpacing) với n là số các sóng mang. Sóng mang Các khoảng dịch tần 0 Hz fa fb fc fd A B C D 0dB -La -Lb& Lc -Ld
Lưu Văn Dân - Lớp Kỹ thuật Điện tử K3 – Viện Đại học Mở Hà Nội 61
Phần sườn phổ không được tính trong phép đo vì nó không mang thông năng lượng hữu ích mà chỉ là kết quả không mong muốn của quá trình xử lý FFT và méo phi tuyến tính gây nên.
3.6. CÔNG SUẤT NHIỄU (Noise power).
Xác định mức nhiễu làm giảm chất lượng tín hiệu trong mạng truyền dẫn. Vị trí đo xác định tại điểm N, P (hình 3.2)
Công suất nhiễu có thể được đo bằng phân tích phổ (ngoài dịch vụ) và đo trong băng tần tín hiệu OFDM (n x fSpacing), với n là số các sóng mang.
* Thông số S/N được tính toán là tỷ số của công suất tín hiệu được đo như
mục 3.5 và công suất nhiễu được đo như mục này)
Tạp nhiễu có thể là nhiễu ngẫu nhiên, giả ngẫu nhiên (can nhiễu giữa các sóng mang được điều chế số), nhiễu có chu kỳ. Phép đo công suất nhiễu đo tất cả
các tạp nhiễu đồng thời và cho một kết quả chung là công suất nhiễu tổng hợp. * Phương án 1: Sử Sử dụng đồng hồ đo công suất với phương pháp như đã
đề cập trong mục 3.5, không kết nối tín hiệu đầu vào.
* Phương án 2: Nếu tạp nhiễu trong kênh cần đo là bằng phẳng, thì có thể
thực hiện đo công suất tạp nhiễu tại bất cứ tần số nào trong dải thông kênh truyền và chuẩn hoá giá trị độ rộng băng thông danh định (n-1)xfspacing (7,61 MHz đối với kênh 8MHz và 6,66 MHz đối với kênh 7MHz).
Nếu bộ phân tích phổ không có chuỗi chuẩn hoá cho độ rộng băng thông yêu cầu, thì có thể sử dụng phương pháp sau :
Để tạp nhiễu được dàn trải đồng đều trong kênh truyền - bộ lọc tín hiệu video phải hoạt động được với độ rộng băng thông nhỏ hơn 100 lần so với bộ lọc phân giải đã sử dụng, bộ lọc băng thông phân giải này được nhằm mục đích làm cho phổ
trong kênh truyền đạt được giá trị trung bình, nhưng không làm tăng độ rộng băng thông (ví dụ 7,61MHz). Độ rộng băng tạp nhiễu tương đương ∆B (MHz) của bộ lọc
Lưu Văn Dân - Lớp Kỹ thuật Điện tử K3 – Viện Đại học Mở Hà Nội 62
sẽ được nhà sản xuất đặt sẵn, hoặc đo lường theo các chỉ dẫn của nhà sản xuất. Công suất tạp nhiễu đo được có thểđược chuẩn hoá theo độ rộng băng thông mong muốn bằng cách sử dụng công thức dưới đây :
Công suất tạp nhiễu (dB) = Mức đo được (dB) + 10lg(7,61/∆B) + 2,5 dB (đối với kênh 8MHz).
Nếu bộ phân tích phổ có chuỗi chuẩn hoá tới 1Hz, nhưng không thể chuẩn hoá. Với độ rộng băng thông mong muốn, có thể áp dụng công thức chuyển đổi sau:
Công suất tạp nhiễu (dB) = Mức đo được (dB/Hz) + 10lg(7,61.106)
= Mức đo được (dB/Hz) + 68,8 dB (đối với kênh 8MHz).
3.7. PHỔ RF VÀ IF:
Để tránh can nhiễu với các kênh khác, phổ RF của máy phát phải tuân theo một giới hạn phổ quy định cho truyền hình mặt đất.
Vị trí đo xác định tại điểm K, M (hình 3.1)
Phép đo này được đo bằng phân tích phổ. Mật độ phổ của tín hiệu DVB-T
được định nghĩa là công suất trung bình trên một đơn vị dải thông (ví dụ 1Hz).
3.8. ĐỘ NHẠY MÁY THU/GIẢI ĐỘNG ĐỐI VỚI KÊNH GAUSS:
Xác định các mức công suất vào nhỏ nhất và lớn nhất của máy thu.
Vị trí đo xác định tại điểm N (đầu vào RF của máy thu), hoặc điểm W, X với phép kiểm tra thông qua thông số BER trước giải mã RS.
Các ngưỡng công suất vào nhỏ nhất và lớn nhất khi máy thu hoạt động không lỗi và BER đo được trước giải mã RS là ≤ 2.10-4 (giải động là sự khác nhau giữa các giá trịđo được nhỏ nhất và lớn nhất. Hình 3.8 : Sơđồđo độ nhạy máy thu Máy phát DVB-T TT Máy thu DVB-T Đo BER N W, X
Lưu Văn Dân - Lớp Kỹ thuật Điện tử K3 – Viện Đại học Mở Hà Nội 63
3.9. ĐỘ SUY GIẢM NHIỄU TƯƠNG ĐƯƠNG (END) :
Đo độ suy giảm gây ra bởi mạng hoặc thiết bị với giá trị chuẩn là lý tưởng. Vị trí đo xác định tại: Điểm W, X đối với đo thông qua BER.
Điểm N, P hoặc S đối với đo nhiễu.
END là sự khác nhau giữa tỷ số C/N cần thiết để đạt được BER = 2.10-4
trước giải mã RS và tỷ số C/N theo lý thuyết khi BER = 2.10-4đối với kênh Gauss. END = (C/N)Ref - (C/N)Lý thuyết (3.2)
b1. Nối máy phát DVB-T (thực - với tạp nhiễu máy phát là NTX) với máy thu DVB-T, cộng thêm tạp nhiễu Gauss (Ncal) sao cho BER = 2.10-4 sau viterbi tỷ số
C/N tại đầu vào máy thu (giao diện C) bằng C/(NTX+Ncal).
b2. Thay máy phát DVB-T (thực) bằng máy phát lý tưởng (không có NTX) lúc này tỷ số C/N tại giao diện C sẽ bằng C/Ncal , do đó BER sẽ nhỏ hơn so với BER
ở b.1 (< 2.10-4).
b3. Cộng thêm tạp nhiễu kênh (NCh) sao cho BER = 2.10-4 (sau viterbi) bây giờ tỷ số C/N tại giao diện C bằng : C/(NCh+Ncal). b4. Đo giá trị C/NCh tại giao diện B. Hình 3.9 : Sơđồđo ENF. Máy phát DVB-T lý tưởng Máy thu DVB-T bất kỳ BER cốđịnh = 2x10-4 sau giải mãViterbi hoặc giải mã RS Máy phát DVB-T Giao di ện A Giao diện B Giao diện C Ntx C Nch Ncal
Lưu Văn Dân - Lớp Kỹ thuật Điện tử K3 – Viện Đại học Mở Hà Nội 64
Cả hai trường hợp C/(Ntx+Ncal) và C/(Nch+Ncal) đều có cùng giá trị BER = 2.10-4 (sau Viterbi) và như vậy Nch có thể được xác định thông qua Ntx, Nch có thể
xem như là giá trịước lượng của Ntx. ENF được xác định là :