2.4.1 Khái niệm kỹ thuật ghép xen
Kĩ thuật ghép xen là kĩ thuật trong đó các từ dữ liệu liên tiếp hoặc cỏc gúi dữ liệu được trải dọc ra thành nhiều cụm dữ liệu truyền dẫn khác nhau. Bằng cách này, nếu 1 cụm hay 1 nhóm truyền ới bị mất do nhiễu hoặc 1 số cụm khác bị rớt ra thì chỉ 1 tỷ lệ nhỏ dữ liệu trong mỗi từ mã cũ hoặc gói dữ liệu cũ bị mất và nó có thể được tái tạo lại bằng bộ dũ tỡm lỗi và kỹ thuật sửa lỗi.
Các mức ghép xen cao hơn được giới thiệu trong DVB-H ngoài những mức dùng cho DVB-T. Chế độ ghép xen cơ bản dùng cho DVB-T và cũng có sẵn cho DVB-H là 1 bộ ghép xen native, ghép xen các bit trong 1 symbol OFDM. Tuy nhiên, DVB-H cung cấp thêm 1 bộ ghép xen theo độ sâu in- depth giỳp ghộp xen các bit trong 2 symbol OFDM (cho mo de 4K) và 4 symbol (cho mo de 2K).
Dùng bộ ghép xen in-depth cho phép tăng hiệu suất chống nhiễu của mode 2K và 4K và nó cũng cải thiện cường độ tín hiệu thu nhận trong truyền dẫn trong môi trường di động.
2.4.2 Bộ ghép xen nội (Inner interleaver)
Sau khi các packet được đóng gói vào các lát thời gian (time – slice) ở bộ IPE, luồng ra sẽ được ghép kênh thành các gói TS188 bytes (kể cả header) và được đua đến bộ điều chế DVB-T.
Tại bộ điều chế DVB-T, các gói TS lần lượt được ngẫu nhiên hóa trờn phõ̀n dữ liệu có ích, tính toán paryti ghép vào gói đờ̉ chụ́ng lụ̃i, ghép xen từng byte với nhau nhằm phân bố lỗi trải đều ra qua các byte tránh lỗi tập trung. Sau đó các gói được đua đờ́n bụ̣ mã hóa nội dùng mã vòng với tốc độ mã ẵ có thể dùng các tốc độ khác tùy theo yêu cầu của khách hàng và khả năng cung cấp của nhà điều hành mạng) và tiếp tục đi qua bộ biến đổi nối tiếp song song S/P do đó các gói dư liệu khi đi ra khỏi bộ mã hóa nội sẽ thành mụ̣t luụ̀ng bít nối tiếp gồm các cặp bít kết hợp từ 2 luụ̀ng ngõ ra của bộ mã hóa.
Lúc này thì luồng bit được đưa tới bộ ghép xen nụ̣i. Cṍu chúc của bộ ghép xen nội được mô tả như hình sau:
2.4.2.a Ghép xen theo bit ( bit-wise interleaving)
Như đã thṍy trờn hình ngõ vào sẽ có thể có 2 luồng bit được giải ghép thành v luồng con, trong đó v = 2 với QPSK, v = 4 với 16-QAM và v = 6 với 64-QAM.
Ở chế độ phân cấp luụ̀ng, luụ̀ng có chế độ ưu tiên cao (HP) được giải ghép thành 2 luồng con và luồng có độ ưu tiên thấp được giải ghép thành v-2 luồng con.
Hình 2.17 Các luồng ngõ vào và ngõ ra của bộ ghép xen bit trong trường hợp QPSK, 6- QAM và 64 - QAM
Việc giải ghộp cỏc luồng bít được xem như việc sắp xếp lại các bit ngõ vào xdi lờn các bit ngõ ra be, do.
Mỗi luồng con tạo ra từ bộ giải ghép (DEMUX) được xử lí bởi 1 bộ ghép xen bit riêng biệt. Do đó có thể có tới 6 bộ ghép xen tùy thuộc vào giá trị v được đánh số từ IO- I5. IO và II dùng cho QPSK, IO-I3 dùng cho 16-QAM và IO-I5 dùng cho 64-QAM.
Ghép xen bit chỉ thực hiện trên dữ liệu có ích, không thực hiện trên header, các byte parity. . . Kích thước khối ghép xen bit là 1 26 bit. Do vậy quá trình ghép xen khối được lặp lại đúng 12 lần trong 1 symbol OFDM ở mode 2K, 24 lần Ở mode 4K và 48 lần Ở mode 8K.
Với mỗi bộ ghép xen theo bịt, vector bịt ngõ vào là:
B(e) = (be,0, be,1, be,2, …, be,125) v_i e = 0, 1,…,v-1 Vector ngõ ra đã được ghép xen là:
A(e) = (ae,0, ae,1, ae,2, …, ae,125)
Trong đó : ae,w = be,He(w) v_i w = 0,1,2,…,125 He(w) là hàm hoán vị, khác nhau đối với mỗi bộ ghép:
IO: Ho(w) = w I 1 : Hi (w) = (w + 63 ) mod 1 26 I2: H2(w) : (w + 105) mod 126 I3: H3(w) = (w + 42) mod 126 I4 : H4(w) = (w + 2 1 ) mod 1 26 I5 : H5(w) : (w + 84) mod 1 26
Cỏc ngõ ra của v bộ ghép theo bít được nhóm lại tạo thành các symbol dữ liệu số do đó mỗi symbol v bịt sẽ cú đỳng 1 bịt từ mỗi bộ ghép trong v bộ ghép xen. Vì vậy, ngõ ra của bộ ghép xen theo bịt là 1 từ y' gồm v bịt cú ngừ ra của IO là bịt có trọng số cao:
y’w = (a0,w, a1,w,…, av-1,w)
2.4.2.b Ghép xen symbol (Symbolinterleaver)
Mục đích của việc ghép xen symbol là sắp xếp lại v từ bit lên 512 (mode 2K) hoặc 3024 (mode 4K) hoặc 6048 (mo de 8K) sóng mang tích cực trong 1symbol OFDM. Bộ ghép xen symbol hoạt động trờn cỏc khối 512, 4096 hoặc 6048 symbol dữ liệu.
+Bộ ghép xen symbol native
Khi bổ sung bộ ghép xen mo de 4K native, bộ ghép xen symbol hoạt động trờn cỏc khối gồm 3024 symbol dữ liệu.
Do đó, trong mo de 4K, cứ 24 nhóm 126 bịt dữ liệu lấy từ bộ ghép xen bít được đọc ra nối tiếp thành 1 vector Y’ = (y’0, y’1, y’2,…, y’3023).
vector được ghép xen Y = (y0, y1, y2,…, yNmax-1) tính bởi: yH(q) = y' q Cho các symbol chẵn với q : 0, . . . ,Nmax- 1 yq = y’H(q) Cho các symbol lẻ với q = 0, . . . ,Nmax- 1 Trong trường hợp mo de 4K thì Nmax = 3024.
+Bộ ghép xen symbol in-depth
Đây là thành phần mới trong DVB-H. Bộ ghép xen symbol in-depth chỉ dùng cho mo de 2K và 4K. Tuy nhiên, khi hoạt động thì dựa trên các khối của 6048 symbol dữ liệu (bất kể sử dụng mo de nào). Do đó, vector Y’ = (y’0,y’1, y’2, …, y’6047) lây từ 48 nhóm 1 26 bit dữ liệu ở ngõ ra bộ ghép xen bit.
Vector được ghép xen Y = (y0, y1, y2,…, yNmax-1) tính bởi:
yq = y’H(q) Cho các vector được ghép xen lẻ với q = 0, . . . ,Nmax- 1
Trong đó, Nmax = 6048 luôn dùng cho các bộ ghép xen in-depth (kể cả mo de 2K và 4K).
Với mo de 2K, các vector sau ghép xen sẽ được sắp xếp lên 4 symbol
OFDM liên tiếp. Các vector chẵn sẽ bắt đầu với symbol thứ 0, 8, 16, 24, . . . và các vector lẻ sẽ bắt đầu với các symbol 4, 12, 20, 28, . . . trong mỗi đa khung.
Với mo de 4K, các vector sau ghép xen sẽ được sắp xếp lên 2 symbol OFDM liên tiếp. Các vector chẵn sẽ bắt đầu với symbol thứ 0, 4, 8, 12, . . . và các vector lẻ sẽ bắt đầu với các symbol 2, 6, 10, 14, . . . trong mỗi đa khung.
+ Hàm hoán vị H(q)
H(q) là 1 hàm hoán vị được định nghĩa như sau: cho 1 từ mã nhị phân R’i ; có (Nr- 1 ) bịt, với Nr = log2Mmax. Trong mo de 4K, Mmax = 4096 và R’i nhận các giá trị sau:
i : 0, 1 : R’i ; [Nr-2, Nr 3 , . . . , 1 , O] : 0, 0, . . . , 0, 0 i : 2: R’i [Nr-2, Nr 3, . . . , 1, O] = 0, 0, . . . , 0, 1
2<i<Mmax: { R’i [Nr-3, Nr-4, . . . , 1 , 0] = R’i i-l [Nr-2, Nr-3, . . . , 2, l]; trong mo de 4K: R’i [10] = R’i-1 [0] R’i-1 [2] }
với mode 4K một vecter Ri lấy từ vector R’i bằng cách hoàn vị bít như trong bảng sau:
Bảng 2.2 cách hoán vị bít trong mode 4K Từ Ri tính được ở trên ta có thuật toỏn tính H(q):
Sơ đồ khối thuật toán dụng tạo hàm hoán vị trong mode 4K thể hiện trong hình sau:
Hình 2.18 thuật toán tạo hàm hoán vị cho mode 4K
Tín hiệu sau đó được đưa vào các chòm sao tùy theo kiểu điều chế QPSK, 16- QAM hay 64-QAM. Tiếp tục được ghộp thờm cỏc bit TPS, các bit pilott sau đó được sắp xếp lại vào các khung OFDM, chèn khoảng bảo vệ để chống nhiễu. Cuối cùng được chuyển đổi thành tín hiệu RF được khuếch đại truyền đi trong môi trường không khí.
2.5 Báo hiệu thông số bờn phỏt TPS2.5.1 Khái quát 2.5.1 Khái quát
Các sóng mang TPS dùng cho mục đích báo hiệu các thông số liên quan đến kiểu truyền dẫn, nghĩa là để mã hóa kênh và điều chế. TPS được truyền song song trên 17 sóng mang TPS với chế độ 2K, trên 68 sóng mang với chế độ 8K và trên 34 sóng mang với chế độ 4K.
Các sóng mang TPS chứa:
-Thông tin về việc điều chế gồm giá trị a của kiểu chòm sao QAM.
- Thông tin phân lớp. - Khoảng thời gian bảo vệ. -Tốc độ mã nội.
- Mode truyền (2K, 4K hay 8K). - Số thứ tự khung trong 1 đa khung .
- cell_ịd
2.5.2 Mục đích của TPS
TPS được định nghĩa thông qua 68 symbol OFDM liên tục làm thành 1 khung OFDM. 4 khung OFDM liên tiếp tương ứng với 1 đa khung OFDM.
Chuỗi tham khảo tương ứng với các sóng mang TPS của symbol đầu tiên của mỗi khung OFDM dùng để khởi tạo bộ điều chế TPS trên mỗi sóng mang
Mỗi symbol OFDM mang 1 bit TPS. Mỗi khối TPS (tương ứng với 1 khung OFDM) gồm 68 bộ chứa:
- 1 bit khởi tạo - 1 6 bit đồng bộ - 37 bit thông tin
- 1 4 bit dự phòng để bảo vệ chống lỗi
Với DVB-H, trong 37 bộ thông tin thỡ dựng 33 bit. 4 bit còn lại sẽ được thiết lập là 0.
2.5.3 Định dạng các bit TPS
Số thư tự bit Mục đích/Nội dung
s0 Bit khởi tạo
s1 – s16 Từ đồng bộ
s17 – s22 Chỉ thị chiều dài
s23, s24 Số thứ tự khung
s25, s26 Kiểu điều chế
s27, s28, s29 Thông tin phân cấp
s30, s31, s32 Tốc độ mã (CR) luồng HP
s33, s34, s35 Tốc độ mã (CR) luồng LP
s36, s37 Khoảng bảo vệ
s38, s39 Mode truyền dẫn
s40 - s47 Chỉ số cell (cell_id)
s48, s49 Báo hiệu DVB-H
s50 – s53 Thiết lập là 0
s54 – s67 Bảo vệ chống lỗi
Bảng 2.3 Định dạng các bít TPS
Chi tiết nội dung các bít được trình bày rõ trong phần phụ lục 3. Phần này chỉ đi vào nhưng nét mới có trong DVB-H và chế độ 4K đó là các bít báo hiệu DVB-H.
2 bít s48 và s49 được dùng để chỉ thị cho máy thu biết có dịch vụ DVB-H hay không .
s s48 s s49 Báo hiệu DVB-H 0 0 X x
Không dùng time slicing 1
1
X x
Ít nhất một luồng cơ bản đung time slicing
X x
0 0
Không dùng MPE-FEC X
x
1 1
Ít nhất một luông cơ bản dùng MPE-FEC
Bảng 2.4 : Báo hiệu DVB-H
Trong trường hợp truyền có phân cấp ý nghĩa bit s48 và s49 khác nhau với phẩn
parity của khung OFD-M được truyền đi như sau:
-Khi báo hiệu DVB-H được nhận trong khung OFD-M thứ 1 và thứ 3 của mỗi đa khung chúng được hiểu là có liên quan đến luồng HP.
-Khi báo hiệu DVB-H được nhận trong khung OFD-M thứ 2 và thứ 4 của mỗi đa khung chúng được hiểu là có liên quan đến luồng LP
CHƯƠNG III: CẤU HÌNH MẠNG TRIỂN KHAI TRONG DVB-H
3.1 Các loại cấu hình mạng DVB-H
Kỹ thuật DVB-H được thiết kế để chia sẻ hạ tầng mạng đang tồn tại của DVB-T. DVB-H có thể hoạt động trong 2 cấu hình mạng sau:
3.1.1 Mạng dùng chung DVB-H (dùng chung bộ ghép với MPEG-2)
Trong mạng dùng chung DVB-H, các kênh truyền hình di động sau IPE (bộ đóng gói IP) sẽ dùng bộ ghộp kờnh DVB-T (MUX) chung với các chương trình truyền hình mặt đất khỏc. Cỏc chương trình truyền hình mặt đất này sẽ được mã hóa thành dạng MPEG-2, trong khi các chương trình truyền hình di động lại ở trong bộ mã hóa MPEG-4 và IPE. Bộ ghộp kờnh sẽ kết hợp những chương trình này thành mụ̣t luụ̀ng duy nhất đến bộ điều chế và truyền đi.
Hình 3.1 DVB-H với bộ ghép kênh dùng chung
3.1.2 Mạng phân cấp DVB-H (dùng chung với mạng DVB-T bằng cách phân cấp)
Trong 1 mạng phân cấp, việc điều chế được phân cấp thành 2 luồng, DVB-T và DVB-H, mỗi luồng là 1 phần của ngõ ra bộ điều chế dùng chung.
DVB-T được điều chế ở dạng luồng có độ ưu tiên thấp và DVB-H là luồng có độ ưu tiên cao. Trong trường hợp độ ưu tiên cao, bộ điều chế phải mạnh hơn (như dùng QPSK) trường hợp độ ưu tiên thấp (dùng 16-QAM). Việc điều chế phân cấp như vậy giúp bảo vệ cỏc gúi dữ liệu tránh lỗi tốt hơn do các luồng ưu tiên cao có mật độ thấp hơn.
Hình 3.2 Mạng DVB-H dùng chung bằng cách phân lớp
3.2 Mạng phát DVB-H 3.2.1 Các cell DVB-H 3.2.1 Các cell DVB-H
Hệ thống DVB-H có thể được xây dựng bằng các mạng đơn tần hoặc các mạng đa tần phụ thuộc vào phạm vi mà hệ thống bao phủ.
1 vùng nhỏ có thể được bao phủ bởi 1 cell DVB-H chứa 1 máy phát và 10- 20 repeater. Các repeater phải bao phủ những vùng khuất do nguyên nhân địa lý Repeater là 1 máy phát nhỏ với an ten có độ lợi cao để thu các tín hiệu tù máy phát chính. Do những yêu cầu SFN, cấu hình mạng ở trên không thể mở rộng ra xa khỏi 1 phạm vi cố định, do độ trễ thời gian trong khi thu từ máy phỏt chính sẽ dẫn đến kết quả là tín hiệu bị phát lại sẽ trễ nhiều so với thời điểm phát của máy phát chính.
Số repeater trong 1 cell DVB-H được xác định dựa vào công suất của máy phỏt chính cũng như chiều cao tháp. 1 thỏp cú độ cao tương đối có thể làm giảm cỏc vựng búng (vựng khuất) (shadow areas) và số repeater.
3.2.2 Mạng đơn tần SFN (Single frequency networks)
Những vùng rộng (như 1 thành phố hay vùng có bán kính khoảng 50km) có thể được bao phủ bằng 1 SFN. 1 SFN bao gồm 1 số cell DVB-H, mỗi cell có 1 máy phát và 1 số repeater (khoảng lo-20). Các máy phát nhận tín hiệu ở dạng luồng truyền dẫn MPEG-2 bắt nguồn từ IPE .
Hình 3.3 Các mạng đơn tần trong DVB-H
Dùng 1 mạng IP để phân bố tín hiệu cho tất cả các máy phát trong vùng khảo sát Do đó tất cả phía máy phát sẽ nhận tín hiệu giống nhau, tín hiệu này được dán nhãn thời gian bởi đồng hồ dựa trên GPS. Tại mỗi máy phát, bộ điều chế COFDM sẽ thực hiện đồng bộ tín hiệu bằng cách tham khảo thời gian GPS để tất cả máy phát có thể truyền tín hiệu thời gian tương tự nhau mặc dù vị trí địa lí của chúng khác nhau. Hình sau thể hiện mối tương quan về các khoảng cách SFN với 3 chế độ phát 2K, 4K và 8K.
Hình 3.4 Khoảng cách tương quan SFN. Tất cả các khoảng cách đều dựa trên điều chế 16-QAM với khoảng bảo vệ là 1/4 trong COFDM
Khi có nhu cầu về hoạt động mạng đơn tần SFN, tất cả các máy phát hoạt động ở cùng tần số và phải phỏt cựng dữ liệu bit ở cùng thời điểm. Một modun SFN phải được trang bị trên bộ điều chế DVB-H (hay cũng là bộ điều chế DVB-T) để cung cấp việc đồng bộ thời gian và tần số này.
Để đồng bộ tần số, tất cả các bộ điều chế DVB-T trong các mạng SFN được bắt đồng bộ đến một tần số chuẩn. Cách dễ dàng và rẻ tiền nhất là sử dụng một đồng hồ chuẩn lOMhz lấy từ máy thu GPS.
Để đồng bộ thời gian, modun tùy chọn SFN "chớch" cỏc gúi MIP (Multiframe Information Packet) từ dòng MPEG2 TS đầu vào và xử lý thong tin nhãn thời gian chứa trong cỏc gúi đặc biệt để phát trễ chèn vào dòng TS, vì vậy tất cả các máy phát sẽ được đồng bộ chính xác về thời gian.
3.2.3 Mạng đa tần MFN (Multifrequency networks)
Khi phạm vi bao phủ lớn (như toàn bộ 1 quốc gia khoảng vài trăm km), nguồn của 1 tín hiệu từ 1 IPE là không thực tế do có xảy ra trễ thời gian khi chuyển giao tín hiệu tới
tất cả các máy phát. Trong trường hợp này, cỏc mỏy phát bên ngoài 1 phạm vi chỉ định sẽ dựng cỏc tần số khác nhau. Tùy theo địa hình, có thể cần 5 hay 6 khe tần số để bao phủ hết 1 quốc gia. Vì vậy thường thì người ta dùng vệ tinh để phân bố tín hiệu do có thể bao phủ hết hàng triệu máy phát ngay cả cỏc vựng ở xa.
KẾT LUẬN
Thông qua đề tài này, em đã trình bày tóm lược một số vấn đề cơ bản của giải pháp truyền hình di động ứng dụng công nghệ DVB-H như sau:
+ Giới thiệu khái quát về hệ thống truyền hình di động nói chung cũng như hệ
thống truyền hình di động DVB-H nói riêng, qua đó nêu lên các chi tiết kĩ thuật mới triển
