Trong phần này chúng ta sẽ đề cập đến từng bước của quy trình xử lý cần thiết để chuyển đổi rất nhiều các kênh logic khác nhau sang dạng tín hiệu của hệ thống AM IBOC. Hình 2-10 mô tả các khối chức năng của quy trình xử lý ở lớp 1. Trong quá trình trải tín hiệu, kênh logic mất đặc tính của nó khi chúng được kết hợp hay được phân tách bởi quá trình xử lý trải tín hiệu.
Hình 2-10. Các khối chức năng của lớp 1 (AM IBOC)
Điểm truy nhập dịch vụ SAP: Định nghĩa giao diện kết nối giữa lớp 1 và lớp 2. Mỗi kênh truy cập vào lớp 1 trong các kênh riêng rẽ, với kích thước duy nhất và tốc độ
Trang 22
xác định bởi mode dịch vụ. Các khung truyền dẫn mang thông tin từ lớp 2 được mô tả như là SDU của lớp 1.
Trộn dữ liệu: Chức năng này phân bố tín hiệu số mang trên mỗi kênh logic để làm giảm chu kỳ của tín hiệu và giúp máy thu đồng bộ. Ở đầu ra của bộ trộn kênh logic vẫn duy trì được đặc tính nhận dạng của nó.
Mã hóa kênh: Khi truyền trên các kênh, dòng tín hiệu số có khả năng bị suy giảm rất nhiều do tạp âm, méo, fading và nhiễu giao thoa. Hệ thống sử dụng rất nhiều kỹ thuật sửa lỗi để phục hồi lại tín hiệu do lỗi xuất hiện khi truyền. Các thuật toán này tăng cường độ của tín hiệu và tăng khả năng thu được tín hiệu chính xác. Quá trình sửa lỗi bit này được thực hiện ở máy thu để phục hồi lại dòng dữ liệu chính xác. Kỹ thuật mã hóa được định dạng bởi các mode dịch vụ và kênh logic vẫn duy trì được các đặc tính của nó.
Hình 2-11. Sơ đồ nguyên tắc khối trải tín hiệu
Trải tín hiệu: Trải tín hiệu theo thời gian và theo tần số được sử dụng để giảm ảnh hưởng của lỗi cụm dữ liệu. Kỹ thuật sửa lỗi được tăng cường nếu tín hiệu được trải ra và do đó khả năng mất cả một đoạn dữ liệu là rất khó có thể xảy ra. Kỹ thuật trải
Trang 23
tín hiệu sử dụng trong hệ thống AM IBOC được thực hiện đối với phát thanh AM trong một môi trường nhiễu thay đổi và được định đạng bởi các mode dịch vụ. Trong quá trình xử lý này kênh logic bị mất đặc tính nhận dạng của nó. Đầu ra của hệ thống trải tín hiệu được cấu trúc dạng ma trận. Mỗi ma trận bao gồm thông tin từ toàn bộ hay một phần kênh logic và được kết hợp với phần cụ thể của phổ truyền đi. Trễ cũng bắt buộc trên các kênh logic. Chính nhờ chức năng này mà phân tập gian được hiện đối với kênh logic P1, trong các mode dịch vụ MA1 và MA3.
Hình 2-12. Sơ đồ nguyên tắc khối điều khiển hệ thống
Trang 24
Quá trình điều khiển hệ thống: Chức năng này phát các dữ liệu điều khiển hệ thống bao gồm các thông tin điều khiển nhận từ lớp hai (chẳng hạn như mode dịch vụ và lựa chọn cấu hình hệ thống), và trạng thái cho phát thanh trên sóng mang phụ định thời.
Ánh xạ trên sóng mang phụ OFDM: Chức năng này sẽ phân định vị trí của dữ liệu đã được trải và ma trận thông tin điều khiển lên sóng mang OFDM.
Phát tín hiệu OFDM: Khối phát tín hiệu OFDM nhận các ký hiệu OFDM theo miền tần số từ đầu ra của khối ánh xạ sóng mang OFDM và đầu ra của khối phát tín hiệu OFDM là xung theo miền thời gian mang tín hiệu AM IBOC.
Đầu vào của khối này là tín hiệu Xn với chiều dài L, biểu diễn là các giá trị chòm sao
của mỗi sóng mang OFDM trong ký hiệu thứ n OFDM. Đầu ra của khối này là tín
hiệu băng cơ sở, tín hiệu theo miền thời yn(t) mang tín hiệu AM IBOC của ký hiệu
thứ n.
Để Xn[k] theo các tỉ lệ điểm các chòm sao từ ánh xạ sóng mang OFDM đối với ký
hiệu thứ n, trong đó k = 0, 1, ..., L-1 là chỉ số sóng mang OFDM. yn(t) là đầu ra theo
miền thời gian của bộ phát tín hiệu OFDM đối với ký hiệu thứ n. Ta có thể biểu diễn yn(t) theo Xn[k]: ( ) ( )∑− [ ] ( ) = − − − Π∆ = 1 0 2 1 2 – L k nT t L k f j n s n s e k X nT t W t y
Trong đó n = 0, 1, ..., ∞, 0 ≤ t ≤ ∞, L = 163 là số sóng mang của OFDM tối thiểu, và Ts
và ∆ƒ là độ dài của ký hiệu OFDM và khoảng cách các sóng mang.
Truyền dẫn: Chức năng này định dạng lại tín hiệu AM IBOC băng tần cơ bản để truyền trên kênh MF. Chức năng này bao gồm ghép các ký hiệu, biến đổi lên tần số cao hơn, bù mức tín hiệu. Khi là hệ thống lai, khối chức năng này sẽ làm trễ, lọc và điều chế tín hiệu tương tự AM trước khi kết hợp chúng với tín hiệu số tạo thành tín hiệu AM IBOC truyền đi.
Đầu vào của khối này bao gồm các tín hiệu: tín hiệu tương tự băng cơ bản, ký hiệu OFDM theo thời gian, yn(t). Tín hiệu tương tự băng cơ bản, m(t), lấy từ nguồn tín hiệu tương tự khi hệ thống trong chế độ lai. Hơn nữa, tín hiệu tương tự phải được điều khiển trễ từ tầng 2 thông qua kênh SCCH. Đầu ra của khối này là tín hiệu AM IBOC trên băng tần MF.
Trang 25
Kết nối các ký hiệu: Các ký hiệu OFDM theo miền thời gian sau khi qua bộ bù tín hiệu được cộng lại thành tín hiệu số liên tục 0 ≤ t ≤ ∞
Trễ: Với hệ thống phát tín hiệu lai, y(t) được kết hợp với tín hiệu tương tự a(t), bước đầu tiên phát tín hiệu a(t) là làm trễ tín hiệu tương tự băng cơ bản m(t).
Bit điều khiển trễ tín hiệu DD nhận từ tầng 2 thông qua kênh SCCH. Nếu bit DD có giá trị 0, việc trễ không được kích hoạt, nếu DD là 1, trễ sẽ được kích hoạt. Khi trễ được kích hoạt việc điều khiển trễ với độ chính xác cao sẽ được thực hiện với thời (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
gian trễ của tín hiệu m(t) là τd. Khi trễ được thiết lập, đầu ra của bộ kết hợp tương tự
số, tín hiệu a(t) trễ so với tín hiệu số y(t) là Tdd.
Bộ lọc thông thấp: Trong hệ thống lai, bộ chọn này lọc tín hiệu tương tự theo trạng thái điều khiển AAB nhận từ tầng 2. Nếu bit này có giá trị 0 thì băng thông của bộ lọc này là 5 kHz. Nếu bit có gí trị bằng 1, băng thông lọc là 8 kHz.
Trang 26
Hình 2-15. Khối chức năng phát tín hiệu trong hệ thống AM IBOC toàn tín hiệu số Bộ kết hợp tương tự số: Trong hệ thống lai, tín hiệu tương tự AM a(t) được kết hợp với tín hiệu số y(t) để tạo thành tín hiệu phức hợp băng cơ bản z(t)
Re[z(t)] = Re[y(t)] + a(t) Im[z(t)] = Im[y(t)]
Biến đổi lên tần số cao: Tín hiệu z(t) sẽ được chuyển lên tần số mang RF S(t) = Re(ej2π)
Trong đó ƒc là tần số sóng mang RF, Re là phần thực của tín hiệu
Đối với hệ thống truyền hoàn toàn tín hiệu số z(t) được thay thế bằng y(t)
Đồng bộ GPS: Để đảm bảo độ chính xác thời gian đồng bộ, sử dụng hệ thống đồng bộ theo GPS, việc đồng bộ này sẽ đồng bộ cả về thời gian và tần số.