Chức năng của bộ Symbol interleaver là ánh xạ các từ V bit ĩhành 1512 (chế độ 2k) hoặc 6048 (chế độ 8k) sóng mang tích cực cho một ký hiệu OFDM (Symbol OFDM). Bộ Symbol interleaver hoạt động trên các khối 1512 (chế độ 2k) hoặc 6048 (chế độ 8k) ký hiệu dữ liệu. Vậy trong chế độ 2k, 12 nhóm của 126 từ dữ liệu từ các bộ trộn bit được đọc một cách tuần tự như một véc tơ Y' = (y'o,y'|,y'2,.... »y’i5i ])- Tương tự trong chế độ 8k, véc tơ
Y' = Cy’o,y, i»y,2*.... ’yW?) được kết hợp từ 48 nhóm của 126 từ dữ liệu. 3.2.6 Các chòm tín hiệu và ánh xạ
Tất cả các sóng mang dữ liệu ưong khung OFDM là tín hiệu QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 16-QAM không đồng dạng và 64-QAM không đồng dạng sử dụng ánh xạ Gray. Mã Gray được áp dụng cho QPSK, 16-QAM và 64-QAM.
3.3 Lưạ chọn các thông sô và các chê độ hoạt động [1 2]
Kỹ thuật OFDM là phương pháp xử lý và điều chế tín hiệu số mà lợi ích lớn nhất của nó là ở chỗ dòng dữ liệu cần truyền tải được phân phối cho nhiều
s o n s mang, các sóng mang được xử lý tại một thời điểm thích hợp được gọi là
Để tránh sự ảnh hưởng giao thoa do các tia phản xạ từ các trạm phát kề nhau trong các mạng đơn tần và chống lại các tia phản xạ trong trạm phát đơn thì một khoảng thời gian bảo vệ được chèn liên tiếp vào giữa các ký hiệu OFDM. Độ dàí của khoảng thời gian bảo vệ phụ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể. Khoảng cách giữa hai trạm phát kề nhau trong mạng đơn tần được dùng để tính khoảng thời gian bảo vệ.
Một khoảng thời gian bảo vệ dài hơn có thể chống lại các tia phản xạ dài hơn. - Nếu kéo dài khoảng thời gian bảo vệ mà không thay đổi thời khoảng
của dữ liệu hữu ích thì sẽ làm tăng dung lượng kênh, vì vậy sẽ giảm tốc độ bit thông tin truyền đi.
- Nếu kéo dài cả khoảng thời gian bảo vệ và thời khoảng hữu ích thì sẽ không ảnh hưởng tới dung lượng kênh, nhưng nó sẽ làm cho quá trình xử lý tín hiệu trở nên khó khăn do số lượng sóng mang lớn hơn vì thời khoảng tăng lên.
Bảng 3.2 chỉ ra các độ dài có thể của khoảng thời gian bảo vệ được xác định bởi DVB-T, nó phụ thuộc vào độ dài FFT.
3.3.1 Các ché độ hoạt động
Bảng 3 .2 : Đ ộ d à i khoảng thời gian b ả o vệ.
Tỷ lệ khoảng bảo vệ với độ dài thời khoảng hữu ích
Đ ộ dài khoảng thời gian bảo vệ
Chế độ 8K ch ế độ 2K
1/4 2 2 4 ụ s 56|ÌS
1/8 112|ÌS 28(IS
1/16 56|ÌS 14|_IS
1/32 28(IS 7|ÌS
Các khoảng bảo vệ phù hợp với khoảng cách giữa các trạm phát kề nhau trong mạng đơn tần. Khoảng cách giữa các trạm phát lớn thí dụ các mạng quốc gia, khoảng cách nhỏ hơn với các trạm trong mạng địa phương.
Một yêu cầu với hệ thống DVB-T là độ rộng của kênh phát khoảng
8MHz (Việt Nam chọn giá trị này). Từ yêu cầu này có thể tính được số sóng mang cụ thể 6871 sóng mang cho một ký hiệu OFDM trong chế độ 8k (trong đó 6048 cho dữ liệu hữu ích và số còn lại cho thông tin báo hiệu và đồng bộ) và 1705 sóng mang cho một ký hiệu OFDM cho chế độ 2k (1512 sóng mang hữu ích). Các ký hiệu OFDM được xử lý bởi phép biến đổi Fourier rời rạc nsược sử dụng thuật toán IFFT. Tại phía thu các tín hiệu thu tương ứng có thể được khôi phục nhờ các bộ 2k FFT và 8k FFT.
3.3.2 Lựa chọn các sơ đồ điều chẽ và mã sửa sai nội
Như đã đề cập ở trên, mỗi sóng mang được điều chế bằng một ký hiệu dữ liệu. Các phương thức điều chế QPSK, 16-QAM, 64-QAM tương ứng với số bit là 2, 4, 6 bit cho một ký hiệu dữ liệu (hình 3.6). Các bit được gán tới các điểm cụ thể trong không gian pha theo ánh xạ mã Gray. Mã Gray có đặc tính là hai số cạnh nhau chỉ khác nhau một bit, vì vậy việc sắp sếp các điểm dữ liệu trên giản đồ chòm sao theo mã Gray trong các sơ đồ điều chế với mục đích là giảm tỷ lệ lỗi bit ở phía thu. Giả sử trong quá trình truyền có lỗi xảy ra khi đó điểm dữ liệu chính xác sẽ nhẩy sang điểm lân cận trong giản đồ chòm sao. Nếu sử dụng mã nhị phân hoặc các mã khác thì việc dịch chuyển này sẽ làm Ihay đổi một vài bit thông tin vì vậy sẽ gây khó khăn cho quá trình sửa lỗi làm cho tỷ lệ lỗi bit tăng, nhưng nếu mã Gray được sử dụng thì sự sai khác này chỉ là một bit, kết hợp với các phương pháp sửa lỗi sẽ làm cho tỷ lệ lỗi bít được giảm đáng kể.
Thông tin dư thừa được thêm vào bởi bộ mã nội (phụ thuộc vào tỷ lệ mã sửa sai) và bộ mã hoá sửa sai ngoại (mã RS, thay 204 cho 188 byte). Tốc độ bit thực phụ thuộc vào tỷ lệ mã sửa sai, kiểu điều chế và lựa chọn khoảng thời gian bảo vệ. Bảng 3.3 và hình 3.7 tổng kết tốc độ dữ liệu ihực trong hệ thống DVB-T.
64-QAM 100000 100010 101010 101000 Q 001000 001010 000010 OOClOOCl • • • • » • • • 100001 100011 101011 101001 001001 001011 000011 0Ũ0Ũ01 • • • • » • • • 100101 100111 101111 101101 001101 001111 000111 000101 • • • • « • • • 100100 100110 101110 101100 001100 001110 000110 000100 • • • • • • • * • • • • • * • • 110100 110110 111110 111100 011100 011110 010110 010100 • • • • • • • • 110101 110111 111111 111101 011101 011111 010111 010101 « • • • • • • • 110001 110011 111011 111001 011001 011011 010011 0 10001 • • • • • • • • 110000 110010 111010 111000 011000 011010 010010 0 10000 10 Q P S K 9 Ặ 11 00 I 01 1000 1 6 - 0 A M 1010 0 nmn 0000 ìnm 1011 • • 1101 1011 1100 1110 0011 0011 1010 0001 I 0101 0100
H ình 3 .6 : G iản đ ồ chòm sa o cho cá c kiểu điều chế.
Bảng 3 .3 : T ố c đ ộ d ữ liệu tron g hệ thống D V B -T (tính th eo M b ìí/s).
Điều chế Sô bit trẻn 1sóng mang Tỷ lệ mã nội
Khoảng thời gian bảo vệ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1/4 1/8 1/16 1/32 QPSK 2 1/2 4,98 5,53 5,85 6,03 2 2/3 6,64 7,37 7,81 8,04 2 3/4 7,46 8,29 8,78 9,05 2 5/6 8,29 9,22 9,76 10,05 2 7/8 8,71 9,68 10,25 10,56 16-QAM 4 1/2 9,95 11,06 11,71 12,06 4 2/3 13,27 14,75 15,61 16,09 4 3/4 14,93 16,59 17,56 18,10 4 5/6 16,59 18,43 19,52 20,11 4 7/8 17,42 19,35 20,49 21,11 64-Q A M 6 1/2 14,93 16,59 17,56 18,10 6 2/3 19,91 22,12 23,42 24,13 6 3/4 22,39 24,88 26,35 2 7 ,1 4 6 5/6 24,88 27,65 29,27 30,16 6 7/8 26,13 29,03 30,74 31,67
Tốc độ bít có ích được tính toán theo công thức dưới đây: Ru = Rs X b X CR, X CRrs X (Ty / Ts)
Trong đó :R,J : Tốc độ dữ liệu thực có ích (Mbit/s) Rs : Tốc độ kỷ hiệu -6,75 Mký hiệu/s.
b : Số bit trên một sóng mang
CRị : Tỷ lệ mã nội
CRrs: Tỷ lệ mã Reed-Solomon, 188/204
Ty : Thời khoảng (có ích) của ký hiệu OF DM
Ts : Thời khoảng của ký hiệu OFDM, bao gồm cả khoảng bảo vệ
Tuff's - ■' 4/5; 8/9; 16117 hoặc 32/33 phụ thuộc vào khoảng bảo vệ
Từ sơ đồ hình 3.7 ta thấy rằng tốc độ dữ liệu thực tăng cùng với tỷ lệ mã của bộ mã sửa sai nội, các khoảng thời gian bảo vệ ngắn đi và các mức điều chế sóng mang nhiều hơn. Tốc độ dữ liệu tối thiểu là (4,98 Mbit/s) tương ứng với mức bảo vệ truyền tốt nhất (khoảng bảo vệ là 1/4, tỷ lệ mã sửa sai nội là 1/2, điều chế QPSK) được minh hoạ bởi cột bên trái phía dưới mặt trước hình 3.7.
Tóm lại các tham số trong bảng 3.3 có thể được chọn trong hệ thống DVB-T.
Các tốc độ dữ liệu của DVB-T Các tốc độ dừ liệu Mbps 3/4 5/6 2 2 QPSK 1/2 2/34 4 16QAM
Tý lệ mà của bộ sứa lối / số 'bit trên một sóng mang
1/2 2/3 3/4 6 6 6 64QAM 1/8 1/4 Khoáng thời gian bao vệ Hình 3 7 : Tốc độ dữ liệu ìrong hệ thống DVB-T.
Tốc độ dữ liệu lớn nhất ở góc phải phía trong tương ứng với tốc độ truyền dữ liệu cao nhất (31,67 Mbit/s) nhưng có mức bảo vệ lỗi kém nhất (khoảng thời gian bảo vệ Tg = 1/32, tỷ lệ mã sửa sai nội là 7/8, điều chế 64-QAM). Vì vậy với mỗi ứng dụng cụ thể ta cần phải tính toán để chọn ra thông số phù hợp với ứng dụng đó.
3.3.3 Lựa chọn sỏ sóng mang
Độ dài của khoảng thời gian bảo vệ được xác định như là một phần của thời khoảng hữu ích T ( J . Độ dài cực đại của khoảng thời gian bảo vệ trong chế độ 8k là 224 |ÌS và trong chế độ 2k là 56 ịis. Khoảng thời gian bảo vệ sử dụng để chống lại các tia phản xạ tự nhiên và nhân tạo trong mạng đơn tần (SFN). Khoảng thời gian bảo vệ tối thiểu trong chế độ 2k là 7 ( I S luôn có hiệu quả chống lại các tia phản xạ tự nhiên; trong một vài trường hợp như các vùng đồi núi thì các tia phản xạ lớn hơn 7 |0.s.
Tham số chính trong việc lựa chọn khoảng thời gian bảo vệ là khoảng cách giữa các trạm phát và kích thước của mạng SFN. Sự lựa chọn số sóng mang chính phụ thuộc vào yêu cầu của mạng là mạng đơn tần hay không. Khoảng thời gian bảo vệ trong chế độ 2k chống lại tia phản xạ tự nhiên (ngắn), nếu tia phản xạ dài hơn thì chế độ 8k sẽ hiệu quả hơn.
Chế độ 8k có thể đáp ứng được với tất cả yêu cầu của mạng SFN. Chế độ 2k phủ sóng những chỗ trống của mạng SFN (gapfilier). Nó có thể đáp ứng với các mạng MFN/SFN diện tích phủ sóng đủ nhỏ (khoảng cách nhỏ hơn 8
lần vùng phủ sóng của chế độ 8k). Khoảng cách cực đại có thể của các trạm phát không chỉ phụ thuộc độ dài tuyệt đối của khoảng thời gian bảo vệ mà còn phụ thuộc vào các hệ số khác như khoảng thời gian hữu ích TU; tín hiệu chòm sao, tỷ lệ mã sửa sai và khả năng của máy thu.
3.3.4 Lựa chọn chẻ độ điều chẽ phân cấp và không phản cấp [ 6 ] , [ 7 ] .
Trons chế độ truyền dẫn phân cấp, sơ đồ khối chức năng của hệ thốns được mở rộng theo môđun nét đứt ở hình 3.1. Bộ phân tách thực hiện tách dòng truyền tải đầu vào thành hai dòng truyền tải MPEG đầy đủ, đó là các
dòng bit ưu tiên cao và dòng bit ưu tiên thấp. Hai dòng bit này được ánh xạ thành các tín hiệu chòm sao bởi bộ ánh xạ và bộ điều chế phù hợp.
a. Chẻ độ không phán cấp
Như đã đề cập ở hình 3.1, chế độ không phân cấp đòi hỏi quá trình xử lý cứng, bộ tách không được sử dụng, tất cả các gói dòng truyền tải MPEG sẽ phải trải qua cùng các thủ tục mã kênh, trộn và sẽ được ánh xạ lên giản đồ chòm sao một cách phù hợp. Điều này có nghĩa là tất cả các gói truyền tải MPEG sẽ được xử lý như nhau bởi bộ điều chế và dẫn tới chất lượng tín hiệu được đảm bảo như nhau trong quá trình truyển dẫn.
Trong chế độ điều chế không phân cấp số chương trình phụ thuộc vào quá trình ghép kênh dòng truyền tải MPEG, một vài chương trình có thể được phát đồng thời phụ thuộc vào dung lượng của chúng sao cho không vượt quá tốc độ bit tương ứng với chế độ điều chế lựa chọn. Khi đó tất cả các gói truyền tải MPEG được xử lý và mã sửa sai như nhau dẫn đến chất lượng của các chirơns trình trong dòng truyền tải là như nhau.
b. C h ế độ phản cấp
Tiêu chuẩn DVB-T gồm nhiều kiểu truyền dẫn, tạo điều kiện triển khai tín hiệu COFDM trong nhiều dịch vụ phát sóng khác nhau. Trong số đó, điều chế phân cấp cho phép phát sóng 2 dòng truyền tải MPEG độc lập với khả năng chống lỗi khác nhau trên cùng một kênh RF.
Và với phương thức điều chế phức và khá mới mẻ này, chúng ta có thể hình dung ra một số tính năng dịch vụ mới :
• Một máy phát với 2 vùng phủ sóng riêng biệt. • Giải quyết được cả thu di động lẫn thu cố định. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Phát đồng thời các chương trình số cả ở dạng tiêu chuẩn (SDTV) lẫn dạng có độ phân giải cao (HDTV).
Cùng với ứng dụng trong hoạt độns của mạng đơn tần SFN, điều chế phân cấp đã nêu bật được những khả năng to lớn của hệ thống DVB-T. Và liệu điều chế phân cấp có phải là một cơ hội cho nhiều dịch vụ mới ? Chúng ta sẽ cùng nhau xem xét vấn đề này.
C h ò m sao điều
Hình 3 .8 : Chòm sa o p h ân c ấ p DVB-T.
Dạng điều chế phân cấp thực ra là sự biên dịch của 16-QAM và 64-QAM thông qua QPSK như ta thấy trên hình 3.8.
Điều chế phân cấp được xem như là sự phân tách kênh RF thành hai niạch ảo, mỗi mạch có một tốc độ bit riêng, một mức độ lỗi riêng và theo đó sẽ có vùng phủ sóng khác nhau một chút. Chính sự kết hợp giữa dạng chòm sao và tỷ lệ mã sửa sai sẽ quyết định sự khác nhau giữa hai kênh ảo này.
Trên thực tế, việc ánh xạ dòng dữ liệu đầu tiên sẽ sử dụng chòm sao QPSK. Mỗi cặp hai bit của dòng dữ liệu này sẽ xác định góc phần tư mà sóng mang chiếm giữ trong chòm sao. Sau đó, dòng dữ liệu thứ hai sẽ quyết định vị trí bên trong góc phần tư đó, bao gồm cả phần thực và phần ảo của sóng mang.
Nếu dòng dữ liệu thứ hai được ánh xạ bởi các cặp hai bit thì chòm sao phân cấp chính là “QPSK(4-QAM) thông qua QPSK” và hình dạng nó sẽ giống như 16-QAM. Còn nếu bốn bit được sử dụng thì đó chính là “ 16-QAM thông qua QPSK”, tạo nên dạng chòm sao 64-QAM.
Dòng bit dữ liệu đầu tiên sẽ luôn luôn sử dụng dạng điều chế QPSK và được gọi là dòng bit ưu tiên cao (HP). Dòng thứ hai, được điều chế ở dạng QPSK hoặc 16-QAM, được gọi là dòng có mức ưu tiên thấp (LP).
ché p h â n cấp 0 I \ • • • LP 01 HP LP 10 • 1101
4ỌAM over4QAM 6QAM over 4QAM
1101
Các loại điều chế phân cấp có một hệ số phân cấp a. Đó là tỷ lệ giữa khoảng cách của hai điểm gần nhất của hai góc phần tư liền kề và khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trong cùng một góc phần tư của chòm sao. Thực ra hệ số a càng lớn thì càng có lợi cho điều chế HP-QPSK nhưng khi đó điều ch ế L P lại khó chống lỗi hơn.
Một thí dụ mổ tả hiệu suất của cả hai dòng bit được chỉ ra trên hình 3.9.
H ình 3 .9 : H iệu su ất của dòn g b ít ưu tiên c a o và int tiên th ấp iron g c h ế đ ộ truyền dẫn phân cấp.
Như trên hình 3.9 ta thấy dòng bit ưu tiên thấp cần tỷ số C/N cao hơn so với dòng bit ưu tiên thấp để đạt được BER như nhau. Nếu ta thay đổi tham số điều chế a , giả sử a tăng sẽ làm cho dòng ưu tiên cao (HP) trở lên mạnh hơn song nó lại dịch đường cong LP về phía BER lớn. Độ dốc của đường cong ở hình 3.9 sẽ không thay đổi nhiều nhưng vị trí của nó trong đồ thị sẽ phụ thuộc vào việc đặt các tham số, vì vậy việc lựa chọn các tham số phù hợp là rất quan trọng. Trong hệ thống DVB-T, các tham số cụ thể sẽ được chọn sao cho nó có thể cung cấp tỷ số BER là 2 x l0' 4 sau khi giải mã Viterbi. Đây là một ngưỡng để phù hợp với bộ giải mã Reed-Solomon tiếp theo. Một máy thu xách tay có thể thu một chương trình với chất lượng kém hơn, trong khi một máy thu với anten cố định có thể khôi phục chương trình như vậy nhưng với chất lượng âm thanh và hình ảnh tốt hơn.
Tại sao cần điều chê phán cấp ?
Tại nhiều nước, việc triển khai dịch vụ số thường bằng cách chia sẻ dải