Thuật toán CD3-OFDM dự đoán kênh truyền và cho phép tính toán trực tiếp các hàm truyền đạt của kênh truyển tại bất kì tần số nào. Thuật toán này dựa trên sự kết hợp giữa khả năng sửa lỗi của các bộ giải mã sửa lỗi trước FEC với bộ lọc theo tần số và thời gian để loại bỏ ảnh hưởng của nhiễu và các lỗi tổn tại. Máy thu sử dụng thuật toán CD3-OFDM không bị ảnh hưởng bởi quá trình lấy mẫu theo tần số khi dự đoán kênh truyền. Do đó có thể loại bỏ một số tương đối lớn khoảng thời gian cân bằng sửa lỗi Tf , điều này cho phép máy thu cân bằng được cả các thành phần trễ vượt quá kihoảng phòng vệ, ví dụ như nếu các sóng mang trễ có thời gian trễ lên tới 2A, thì dải thông của bộ lọc theo tần số bắt buộc phải tăng lên đến 2A. Thuật toán CD3-OFDM được thực hiện theo hai bước sau:
- Dự đoán kênh truyền dựa trên các Pilots rải rác(với dải thông bộ lọc tần số tương ứng với A). Trong trường hợp thuật toán khoá CD3-OFDM không thực hiện được (ví dụ như sóng mang vọng có độ trễ lớn hơn khoảng thời gian phòng vệ), thì tiến hành bước thứ hai của thuật toán.
- Dự đoán kênh truyền trên cả các sóng mang Pilot và sóng mang dữ liệu. Biên độ v à pha của sóng mang dữ liệu được dự đoán bằng cách sử dụng bộ lọc phi tuyến theo thời gian dựa trên L các Symbols OFDM thành phần. Lựa chọn từng thành phần sóng mang có pha gần đúng với dự đoán trong bước 1. Đáp ứng tần số của kênh truyền được đlự đoán sử dụng bộ lọc tần số có dải thông là 2A.
Kết quả so sánh giữa hai máy thu số mặt đất được vẽ trong hình dưới đây:
* Mạng phát sóng số mặt đất đơn tần SFN bao gồm 36 máy phát được sắp đặt trong hình lục giác như trong hình 3.11
* Các máy phát trong mạng SFN cách nhau một khoảng D và có độ cao anten phát là 300m. Các máy thu sử dụng ăng ten đẳng hướng có độ dài l,2m. Máy phát truyền hình số mặt đất phát các chế độ 2K và 8K với các khoảng bảo vệ khác nhau như
1/4, 1/8, 1/16, 1/32.
Máy thu truyền hình số mặt đất thông thường và máy thu mặt đất CD3-OFDM được đặt trong khu vực phủ sóng kém nhất của mạng đơn tần SFN, khoảng cách giữa các máy phát là 60Km, khi không có nhiễu. Từ hình kết quả 3.12 ta có thể thấy máy thu CD3-OFDM hoạt động tốt hơn so với máy thu thông thường. Ví dụ như: phạm vi phủ sóng tốt đối với máy thu di động thông thường chỉ hoạt động với các thông sô' điều chế như QPSK, tỉ lệ mã 2/3 tương ứng với tốc độ bit là 6,6 Mbits/s , trong khi đó máy thu di động sử dụng thuật toán CD3-OFDM cho phép hoạt động với kiểu điều chế 64- QAM, tỉ lệ mã 3/4, tương ứng với tốc độ bit 22 Mbits/s. Hai hình 3.12 và 3.13 là kết quả mô phỏng xác suất phủ sóng tối thiểu và khoảng cách giữa các máy phát sóng số của hệ thống mạng đơn tần SFN với các chế độ điều chế 16-QAM và 64-QAM tương ứng, khi không có nhiễu và sử dụng hai loại máy thu khác nhau là máy thu thông thường và máy thu sử dụng thuật toán CD3-OFDM.
Kết quả cho thấy máy thu CD3-OFDM cho phép tăng khoảng cách giữa các đài phát trong mạng SFN lên tới 20%-50% cho cùng tỉ lệ phủ sóng. Ví dụ như hình ở trên máy thu sử dụng CD3-OFDM thu tốt tín hiệu chương trình với kiểu điều chế 16-QAM, tỉ lệ mã 3/4, tương ứng với tốc độ bit là 15 Mbits/s, cho phép tăng cự li giữa các đài phát lên tới D = 60 Km, trong khi đó ở máy thu thông thường cự li này là D = 35 Km. Tương tự ở hình dưới đây, máy thu thông thường và máy thu CD3-OFDM cho phép khoảng cách D này tương ứng lên tới 50 Km và 72 Km. Việc sử dụng thuật toán dự đoán kênh truyền CD3-OFDM cho máy thu truyền hình sô' mặt đất cho phép làm suy giảm từ từ ảnh hưởng của các thành phần sóng mang can nhiễu có độ trễ lớn hơn khoảng bảo vệ, phép toán này triệt tiêu ảnh hưởng của các thành phần sóng mang can nhiễu có độ trễ nằm trong khoảng thời gian bảo vệ. Thuật toán CD3-OFDM này hoàn toàn tương thích với thông số của truyền hình số mặt đất. Mô phỏng trên đánh giá khả năng phủ sóng của mạng đơn tần SFN khi áp dụng thuật toán CD3-OFDM cho máy thu cố định và di động, cho phép sử dụng tốc độ bit cao, công suất máy phát lớn và khoảng cách các máy phát lớn hơn 40 Km. Độ nhạy đối với can nhiễu giữa các máy phát trong mạng SFN thấp cho phép sử dụng lại các đài phát truyền hình tương tự hiện có. Nhờ đó, sẽ giảm tương đối lớn chi phí cho xây dựng hệ thống mạng truyền hình sô' mặt đất đơn tần SFN.
• • • • • • • Máy Pilât • • • • • • • • • c - \ • • • Kill! vực Test • • • • • • • • • • • • • Hình 3.11 : Mô hình mạng phát sô'mặt đất SFN.
Xác suất phủ sóng tối thiểu (%)
Khoảng cácliD=60 Kill
___ Mầy rlxu Ilnroag
CDí-OPDM 1/2 2/3 3/4 5/6 7/8 1/2 2/3 3/4 5/6 7/8 1/2 2/3 3/4 5/6 7/8 QPSK 16QAM 64QAM g 2 iể 8 ổ JU ọ> yi CO 8 2 ầ ĩể
Tỉ lệ mã, kiểu điều chế, và tóc độ bit
Hỉnh 3.12: Xác suất phủ sóng tối thiểu của máy thu thông thường và máy thu sử dụng thuật toán CD3-OFDM, đối với các thông số máy phát khác nhau.
Xác suất phủ sóng tối thiểu (%)
Khoảng cách từ máy phát [Km]
Hình 3.13: Quan hệ giữa xác suất phủ sóng tối thiểu của máy thu thông thường và máy thu sử dung thuật toán CD3-OFDM theo khoảng cách giữa các đài phát, khi
sử dụng tỉ lệ mã 213 và điều chế lố-QAM.
40 50 60 s 70 80 90
Khoảng cách từ máy phát [Km]
Hình 3.14: Quan hệ giữa xác suất phủ sóng tối thiểu của máy thu thông thường và máy thu sử dung thuật toán CD3-OFDM theo khoảng cách đài phát, khi sử dụng tỉ lệ mã 2/3 và điều chế
CHƯƠNG 4: NGHIÊN c ứ u ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM s ố VÀ TẬP
CÁC THAM SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG BANG THỬ NGHIỆM THỰC TẾ
4.1. THIẾT BỊ SỬ DỤNG ĐỂ t h ử n g h i ệ m
* Bộ mã hoá MPEG (BDX-E1000):
Bộ mã hoá BDX-E1000 của hãng Sony có chức năng nhận tín hiệu video, audio đầu vào và mã hoá thành các dòng sơ cấp (ES) sau đó được đóng gói thành các dòng sơ cấp đóng gói (PES) bao gồm phần mào đầu và khung dữ liệu. Các gói PES này được ghép lại với nhau tạo thành dòng truyền tải (TS - Transport Streame).
- Tín hiệu vào: Tín hiệu video tương tự, video số, xung đồng bộ, audio tương tự, số. - Tín hiệu ra: Dòng truyền tải MPEG-2 với 2 đầu ra nối tiếp và 1 song song. * Bộ điều chế DVB-T COFDM (V-CAST):
Thiết bị V-CAST thực hiện quá trình điều chế COFDM và gồm rất nhiều đặc tính kỹ thuật công nghệ cao: điều chế tín hiệu số I/Q và đối tần của tín hiệu IF, tín hiệu đồng bộ, tạo test tích hợp, phát chuỗi giã ngẫu nhiên PRBS để đo BER, tạo tín hiệu bảng chuẩn. Nhờ có những đặc tính kỹ thuật công nghệ cao, thiết bị V-CAST có thể hoàn toàn tương thích với mạng phát thử nghiệm.
- Tín hiệu vào: dòng truyền tải MPEG nối tiếp hoặc song song. - Tín hiệu ra: Tín hiệu trung tần (IF); Tần sô' trung tâm 36,15 MHz. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nhiều chế độ điều chế khác nhau (FFT 2K/8K; 4 QAM, 16 QAM, 64 QAM; mã sửa sai 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 - Innercode rate; Khoảng phòng vệ A/Tu = 1/4, 1/8, 1/16, 1/32). Chấp nhận dòng tín hiệu vào có tốc độ bite tờ 4,89 đến 31,67 Mbps...
* Bộ giải điều chế COFDM (V-TER):
Thiết bị V-TER thực hiện thu tín hiệu và giải điều chế COFDM và nó được chế tạo phù hợp với tiêu chuẩn DVB -T. Cần xem xét V-TER như máy thu đo lường. V- TER có những đặc tính kỹ thuật: dò kênh UHF chất lượng cao, hệ thống đo tỷ số lỗi bit BER, hiển thị tín hiệu kiểm tra như Constellation, tự động điều chỉnh hệ số khuyếch đại AGC, tự động điều chỉnh tần số AFC, có khả năng sửa lỗi pha tín hiệu chung.
- Tín hiệu vào : có thể nhận 2 chế độ đầu vào: RF, EF.
- V-TER làm việc ứng với các chế độ điều chế của V-CAST: FFT 2K/8K; khoảng phòng vệ: 1/4,1/8, 1/16, 1/32; tỷ lệ mã (innercode rate) 1/2 ,2/3, 3/4, 5/6 và 7/8; Constellation 4QAM, 16QAM ,64 QAM.
- Tín hiệu ra: đưa ra dòng truyền tải MPEG -TS. Dòng truyền tải MPEG 2 này giống với dòng truyền tải đã được đưa tới khối điều chế V-CAST. Ngoài ra có các đầu ra điều khiển IF, đầu ra xung nhịp đồng hồ điều khiển các quá trình giải mã...
Chức năng Jo tỉ s ố lỗi bit BER:
V-TER thực hiện phép đo BER khi bên phát phát chuỗi giả ngẫu nhiên (PRBS). Cửa sổ đếm (Chu kỳ đếm xung) của modun đo BER có thể dài 1 hoặc 10 giây nó phụ thuộc vào giá trị tốc độ bít thích hợp của dòng dữ liệu bít được phân tích, khối này có thể đo giá trị BER thấp ( 10‘Kđến 10 7). Khoảng giá trị đo được của khối đo BER là: Từ -10 xđến 10'2
đối với tốc độ bít là 30 Mbit/s. Từ -10'7 đến 10'2 đối với tốc độ bít là 5 Mbit/s
Tạo chuỗi bít giả ngẫu nhiên PRBS có độ dài từ mã 20 bit; hàm sinh: 1+ X27 + X20.
* Bộ giải mã MPEG (BDX-D1000):
Bộ giải mã bao gồm các quá trình ngược lại so với bộ mã hoá. Dòng truyền tải MPEG (TS) sẽ được phân kênh trả về các dòng sơ cấp video và dòng sơ cấp audio. Các dòng sơ cấp này cuối cùng sẽ được giải mã trở về tín hiệu video, audio như ban đầu.
- Tín hiệu vào : dòng bit MPEG -Bit stream DVB ASI/SDDI, tín hiệu IF... - Tín hiệu ra : video số (SDI video), audio số hoặc tương tự ...
* Thiết bị đo và kiểm tra tín hiệu DVB-T (RFM210):
Thiết bị RFM-210 thu nhận tín hiệu số DVB-T có chức năng đo, kiểm tra các thông số: MER, BER, Phase Jitter, SER...
4.2. KẾT Q U Ả THỬ NGHIỆM
+ Mô hình hệ thống đo thử nghiêm thực tế ở 84/3 Ngọc Khánh, Ba Đình, Hà nội:
-72-
4.2.1. BER và MER (tỷ lệ lỗi điều chê):
a. Kết quả thử nghiệm:
Chế độ diều chế: 64-QAM, FFT: 8K, Khoảng bảo vệ ỉ 14:
FEC Điều chế
Máy phát
MER BER MER BER
1/2 28,66 3,7xlO'5 23,83 2,7xlO'3
2/3 28,69 2,37x1 o-5 23,8 l,75xlO'3
3/4 28,6 9,51xlO'5 23,6 1,91x103
5/6 27,9 4 ,lx l0'5 23,05 3,2xl0‘3
7/8 28,62 2,14xl0-5 23,46 l,5xlO’3
Chế độ điều chế: 64-QAM, F FT: 8K, Khoảng bảo vệ ỉ 18: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
FEC Điều chế Máy phát
MER BER MER BER
1/2 29,1 2,1 lxlO'5 23,82 2,6x10"3
2/3 29,05 2,4x1 o-5 23,76 2,14x10 ^
3/4 29,17 l,2 5 x lữ s 23,9 l,4xl0'3
5/6 28,9 l,7xlO'5 23,89 l,32xl0'3
7/8 29,02 l,7xlO'5 23,71 l,6xlO"3
Chế độ điều chế: 64-QAM, FFT: 8K, Khoảng bảo vệ 1116:
FEC Điều chế Máy phát
MER BER MER BER
1/2 29,29 l,22x l0'5 23,86 l,7xlO'3
2/3 29,28 9,1x10-* 23,79 1,6x10 3
3/4 29,22 l,2xlO'5 24,09 l,03xl0’3
5/6 29,33 7,8x1g-6 23,75 l,29xl0'3
7/8 29,27 5,09x10'6 23,79 1,8x10 ^
Chế độ điều chế: 64-QAM, FFT: 8K, Khoảng bảo vệ ỉ/32:
FEC Điều chế Máy phát
MER BER MER BER
1/2 28,91 l,6xlO'5 23,08 6,89xlO'3
2/3 29,2 l,09xl0‘5 23,06 5,3xl0‘3
3/4 28,95 8,9x1 O’6 23,07 4,76xl0'3
5/6 28,94 9 J X 1 0 - 6 23,05 4,3xl0'3
a. Kết quả thử nghiệm:
Bảng 4.1 : BER tươìĩg ứng C/N đối với FFT khác nhau (phương pháp điều chê'64QAM, FEC =213)
4.2.2. BER và FFTC/N (dB) C/N (dB) BER FFT (2K) FFT (8K) 18 10'9 lo-4 17 10'8 2.1 O'4 16 3.10'8 5.1 O'4 15 10'7 8.2.10-4 14 3.IO-7 10-3 13 10-6 3.105 12 2. 1er6 4.1 O'5 11 4.10-6 6.10 s 10 6.1 O'6 9.10 s 8 10'5 10'2
b. Nhận xét: Với cùng một phương pháp điều chế, FFT 2K cho BER tương ứng C/N thấp hơn nhiều so với 8K. Hay nói cách khác, 8K nhậy cảm hơn đối với tạp nhiễu so với 2K. Máy phát làm việc ở chế độ 8K đòi hỏi công suất phải cao hơn (tăng C/N) để có thể đạt được cùng BER trong cùng một điều kiện như 2K.
4.2.3. Phân tích I, Q với một số bộ tham số khác nhau:
a. K ết q u ả p h ân tích I, Q với bộ tham số 64-QAM , FEC 3/4, T g 1/4
Kết quả đo phân tích I, Q trong phần này được xác định thông qua thiết bị thu đo (RFM 210 DVB-T Measurement Receiver) của hãng Tektronix. Kết quả đo được thực hiện vào ngày 26/9/08 trong điều kiện môi trường như nhau. Mức TH đầu vào máy thu là -65 dB. Tần số phát thử nghiệm là 546MHz ( Kênh 30). Iắ £ 4 — £ la rv a l /«*-*«*>t * r a Q»»k m I. * iU *r*irc.t«y s HartHH canxt ffc/ctç»: 2K C.S* 3 *-«3 i n X Ï 1 / í Coứ* fu t*» ĩ 1 ^ 4 ■ « : V T v T r . T -cT i,. • Ï-T c . f T, i - • i f 7 * r ■ i ' • V. f Ị 1 V* t Ị - ^ 4 c • > *r i l E E E ! :M 1 > • * S « tca rr« c(:tN Ỉ t ù r r o p s OŒ WÎ9Ï c a <MU> t 6 « ĩỉ B O t rh»*awr«4«eata Post ( l l t* r h ỉ ỉ ư Ihrm Cfemnel S t«t« I n f o . C S 1 I Ỉ 2 3 * C S l P e » > J eưM TEĩrrROMIX G r ĩí 2 x 8 W 5 - ! IQ n n « t u r « r a ia t | * 2 4 -« 7 d H ffFit ĩ
no» » ttit .Bứ.lii (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
B T iil X 1 .1 3 * - « .» K T Et) I í. , ; r o ií-4
r«npi . te*h « 4.2 1 t i - H i 4
Qu a4 . L r r 2 ** .413.1»-134*
CaiT. tluppỉ .r»ầkiữ
J U c : M .ttV ĩiỉ* CHtt 8 ÍN rt : «ĩ> »3248 IQ £ « i t L n « * S y r t b o U : «20» LÕ C a r r í đ r ỉ «»£?:> U i Q r r U r ỉ x s » 2 LMŨ C a l ĩ ữ Ì M Á b l i K l f n n j . K * i s i i r c w a ỉ i Fr««i C w < ii> : ĩr « q <p*v> 1 2 ,?íW3
Bảng 4.2: Tổng hợp kết quà phán tích I,Q với một sô'bộ tham số trong chế độ 2K
STT M-QAM, FEC, Tg C/N BER MER c s STEM STED AI QE PJ
1 23,9 dB 1,7.105 6,3 dB 66,3 dB 1,3-103 6,2.10-4 4,2.10-2 % 5,8.10‘2độ 0,07° 2 64QAM 23,5 dB 1,1.1 0 5 6,5 dB 64,8 dB 5,3.103 1,3-103 2,4.10'2 % 1,4-103 độ 0,23 ° 3 FEC = 3/4 22,0 dB 7,3.10-5 7,6 dB 62,9 dB 4,1.103 3,1.103 4,0 AO'2% 3,9.10'3độ 0,220 4 Tg= l/4 20,0 dB 6,8.10'5 11,2 dB 58,2 dB 6,4. lO'* 5,5.10‘3 5,9.10'2 % 4,6.103 độ 0,30 0 5 19,1 dB 1,9.1 O'4 14,5 dB 55,4 dB 8,8.10° 6,0.1 0' 7,2.10'2% 6,7.103 độ 0,52 0 6 21,1 dB 5,9.10-6 8,0 dB 69,7 dB 1,2.1 0 3 9,3.10-4 5,8.10'3 % 3,0.10-Jđộ 0,34 0 7 18,8 dB 3,0.10-5 11,5 dB 67,3 dB 3,4.10° 1,0.10’3 1,4.102 % 1,1-10 3 độ 0,47° 8 16,5 dB 8,0.10-5 14,4 dB 61,5 dB 4,5.103 2,3.10'3 7,0.10-2 % 8,2.10'3độ 0,63 ° 9 16QAM FEC - 3/4 Te = 1/32 15,3 dB 1,5.10-4 16,2 dB 53,3 dB 5,5.103 4,l . i a3 2,2.10'2 % 4,1.10'2 độ 0,90° 10 14,8 dB 1,1.10"* 17,9 dB 52,4 dB 1,1-10 2 4,7.10° 3,0.10-2% 6,0.10'3độ 0,92° 11 14,4 dB 1,7.10"* 17,9 dB 51,3 dB 8,3-102 6,9.103 2,6.1 0 2 % 6,0.10' độ 0,70 0 12 14,2 dB 1,9.10^ 17,6 dB 52,0 dB 8,7.10-2 6,4.10-’ 2,7.102 % 5,5.10'3độ 0,64° 13 14,2 dB 2J .10-4 17 đB 53,1 dB 7,9.10-3 6,3.10‘3 2,7.10-2 % 5,8.10'3độ 0,71 0