Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo tiêu chuẩn HD-Radio

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ




LÊ HUY BÌNH




T
T
H
H
I
I
Ế
Ế
T
T


K
K
Ế
Ế


V

V
À
À


C
C
H
H
Ế
Ế


T
T
Ạ
Ạ
O
O


M
M
Á
Á
Y
Y


T

T
H
H
U
U


T
T
H
H
A
A
N
N
H
H


S
S
Ố
Ố




T
T
H

H
E
E
O
O


C
C
H
H
U
U
Ẩ
Ẩ
N
N


H
H
D
D
–
–
R
R
A
A
D

D
I
I
O
O





Ngành: Công nghệ Điện tử – Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60 52 70




LUẬN VĂN THẠC SĨ




NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRƯƠNG VŨ BẰNG GIANG

Hà Nội – 2009

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT i
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ii
DANH MỤC CÁC BẢNG iv
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
Chương 1 Tổng quan công nghệ phát thanh số HD-Radio 4
1.1. Lịch sử phát triển 4
1.2. Giới thiệu chung về công nghệ phát thanh số HD-Radio 5
Chương 2 Cấu trúc và thiết kế hệ thống phát thanh AM-IBOC và FM-IBOC 7
2.1. Cấu trúc và thiết kế hệ thống phát thanh AM-IBOC 7
2.1.1. Giới thiệu 7
2.1.2. Dạng sóng và phổ tín hiệu 11
2.1.3. Các mode dịch vụ và các lựa chọn hệ thống 15
2.1.4. Kênh logic 15
2.1.5. Các thành phần chức năng 21
2.2. Cấu trúc và thiết kế hệ thống phát thanh số FM-IBOC 26
2.2.1. Giới thiệu 27
2.2.2. Các dịch vụ và các giao thức 28
2.2.3. Dạng sóng và phổ của tín hiệu 30
2.2.3.1. Phân vùng tần số và quy ước phổ 30
2.2.3.2. Hệ thống phát tín hiệu lai 32
2.2.3.3. Dạng tín hiệu lai mở rộng. 34
2.2.3.4. Hệ thống phát toàn bộ tín hiệu số 35
2.2.3.5. Tạp âm và những hạn chế khi phát tín hiệu 38
2.2.4. Cấu hình hệ thống 38
2.2.4.1. Các mode dịch vụ 38

2.2.4.2. Trễ tín hiệu tương tự 39
2.2.4.3. Mức công suất băng biên 40
2.2.5. Kênh logic 40
2.2.5.1. Đặc tính của các thông số 40
2.2.5.2. Chức năng của các thông số 41
2.2.5.3. Ánh xạ phổ 41
2.2.6. Các thành phần chức năng 51
Chương 3 Thiết kế máy thu HD-Radio 58
3.1. Xây dựng sơ đồ khối của máy thu HD-Radio 58
3.1.1. Sơ đồ khối của máy thu truyền thống 58
3.1.2. Sơ đồ nguyên lý của máy thu HD-Radio 59
3.2. Thiết kế phần cứng của máy thu HD-Radio 62
3.2.1. Sơ đồ nguyên lý thực hiện máy thu HD-Radio 62
3.2.2. Đầu vào AM/FM – T4260 63
3.2.3. Bộ biến đổi ADC IF – AFEDRI8201 66
3.2.4. Bộ xử lý số băng tần sơ sở – TMS320DRI350 68
3.2.5. Bộ xử lý âm thanh số 70
3.2.5.1. Bộ xứ lý âm thanh số 8 kênh – TAS5508 70
3.2.5.2. Bộ xử lý âm thanh số với hiệu ứng 3 chiều – TAS3103A 74
3.2.6. Khuếch đại công suất âm thanh 76
3.2.6.1. Bộ khuếch đại công suất ra loa – TAS5121DKD 76
3.2.6.2. Bộ khuếch đại công suất cho tai nghe – TPA6100A2 77
3.2.7. Bộ điều khiển trung tâm – ATmega128L 78
3.2.8. Bộ hiển thị thông tin – LCD PG 12864 81
3.2.9. Mạch nguồn 82
3.2.10. Bảng danh sách linh kiện 83
3.3. Phần mềm điều khiển máy thu HD-Radio 84
KẾT LUẬN 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

i

Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AAB (Analog Audio Bandwidth) : Độ rộng băng thông âm
thanh tương tự
AAS (Auxiliary Application Service) : Dịch vụ ứng dụng bổ trợ
ADC (Analog-to-Digital Converter) : Bộ biến đổi tương tự số
AFE (Analog Front End) : Khối đầu vào tương tự
AGC (Automatic gain control) : Điều khiển độ lợi tự động
AM (Amplitude Modulation) : Điều biến biên độ
BPF (Band Pass Filter) : Bộ lọc thông dải
DAC (Digital-to-Analog Converter) : Bộ biến đổi số tương tự
DDC (Digital Down Converter) : Bộ biến đổi xuống số hóa
DSP (Digital Signal Processing/Processor) : Xử lý tín hiệu số/ Bộ xử lý tín hiệu số
FCC (Federal Communications Commission) : Hiệp hội Viễn thông liên bang (Mỹ)
FEC (Forward Error Correction) : Sửa lỗi tiến
FM (Frequency Modulation) : Điều biến tần số
Frequency Synthesizer : Bộ tổng hợp tần số
GCS (Ground Conductive Structure) : Cấu trúc dẫn điện trên mặt đất
I/O (Input/Output) : Đầu vào đầu ra
IBOC (In-Band On-Channel) : Trên băng trong kênh
IDS (IBOC Data System ) : Hệ thống dữ liệu IBOC
IF (Intermediate Frequency) : Trung tần
IF Filter (Intermediate Frequency filter) : Bộ lọc trung tần
LDO (Language Dependent Object) : Đối tượng phụ thuộc ngôn ngữ
LNA (Low noise amplifier) : Bộ khuếch đại tạp âm thấp
MAC (Medium Access Control) : Tầng MAC
McBSP (Multichannel Buffered Serial Port) : Cổng nối tiếp đệm đa kênh
MF (Medium Frequency) : Tần số trung gian

MPS (Main Program Service) : Dịch vụ chương trình chính
NAB (National Association of Broadcasters ) : Hiệp hội phát thanh quốc gia
NPRM (Notice of Proposed Rulemaking) : Bản thông báo về phát hành luật
NSRC (National Radio Systems Committee) : Ủy ban quốc gia về các hệ thống radio
OFDM : Ghép kênh theo tần số trực giao
OSC (Oscillator) : Bộ tạo dao động
OSI (Open Systems Interconnection) : Mô hình kết nối các hệ thống mở
PDS (Personal Data Service) : Dịch vụ dữ liệu cá nhân

ii

Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
PHY (PHYsical, layer protocol) : Giao thức lớp vật lý
PIDS (Primary IBOC Data Service) : Dịch vụ dữ liệu IBOC chính
QAM (Quadrature Amplitude Modulation) : Bộ điều biến biên độ vuông góc
RBDS (Radio Broadcast Data System) : Hệ thống dữ liệu phát quảng bá radio
RF (Radio Frequency) : Tần số vô tuyến
S/N (Signal-to-Noise Ratio) : Hệ số tín hiệu trên tạp âm
SAP (Service Access Point) : Điểm truy cập dịch vụ
SCA
(Subsidiary Communications Authorization) : Ủy quyền truyền thông phụ trợ
SCCH (System Control Channel) : Kênh điều khiển hệ thống
SDU (Service Data Unit) : Khối dữ liệu dịch vụ
Sideband : Băng biên
SIS (Station Identification Service) : Dịch vụ xác định vị trí
THD+N
(Total Harmonic Distortion plus Noise) : Méo hòa âm tổng cộng + ồn
TI (Texas Instrument) : Hãng linh kiện Texas Instrument
VCO (Voltage Controlled Oscillator) : Bộ dao động điều khiển bằng điện áp
VHF (Very High Frequency) : Tần số rất cao

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1. Tổng quan hệ thống IBOC 6
Hình 2-1. Mô hình phân lớp của AM IBOC 9
Hình 2-2. Sơ đồ khối hệ thống AM IBOC 10
Hình 2-3. Sơ đồ khối tầng RF (AM IBOC) 11
Hình 2-4. Phổ tín hiệu của hệ thống AM IBOC lai 12
Hình 2-5. Phổ tín hiệu của hệ thống AM IBOC toàn tín hiệu số 14
Hình 2-6. Ánh xạ phổ của kênh logic trong mode dịch vụ MA1 18
Hình 2-7. Ánh xạ phổ của kênh logic trong mode dịch vụ MA2 18
Hình 2-8. Ánh xạ phổ của kênh logic trong mode dịch vụ MA3. 19
Hình 2-9. Ánh xạ phổ của kênh logic trong mode dịch vụ MA4. 19
Hình 2-10. Các khối chức năng của lớp 1 (AM IBOC) 21
Hình 2-11. Sơ đồ nguyên tắc khối trải tín hiệu 22
Hình 2-12. Sơ đồ nguyên tắc khối điều khiển hệ thống 23
Hình 2-13. Khối phát tín hiệu OFDM (AM IBOC) 23

iii

Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
Hình 2-14. Khối chức năng phát tín hiệu trong hệ thống AM IBOC lai 25
Hình 2-15. Khối chức năng phát tín hiệu trong hệ thống AM IBOC toàn tín hiệu số.26
Hình 2-16. Sơ đồ khối tầng RF (FM IBOC) 27
Hình 2-17. Sơ đồ khối hệ thống FM IBOC 28
Hình 2-18. Mô hình phân lớp của hệ thống FM IBOC 29
Hình 2-19. Các vùng tần số trong chế độ A 31
Hình 2-20. Các vùng tần số trong chế độ B 31
Hình 2-21. Ánh xạ phổ sóng mang định thời băng thấp 32
Hình 2-22. Ánh xạ phổ sóng mang định thời băng cao 32

Hình 2-23. Phổ tín hiệu của hệ thống FM IBOC lai 33
Hình 2-24. Phổ tín hiệu của hệ thống FM IBOC lai mở rộng 34
Hình 2-25. Phổ tín hiệu của hệ thống FM IBOC toàn tín hiệu số 36
Hình 2-26. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MP1 42
Hình 2-27. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MP2 43
Hình 2-28. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MP4 44
Hình 2-29. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MP3 44
Hình 2-30. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MP5 45
Hình 2-31. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MP6 46
Hình 2-32. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MP7 47
Hình 2-33. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MS1 48
Hình 2-34. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MS2 49
Hình 2-35. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MS3 49
Hình 2-36. Ánh xạ phổ trong mode dịch vụ MS4 50
Hình 2-37. Các khối chức năng của lớp 1 (FM IBOC) 52
Hình 2-38. Khối chức năng phát tín hiệu OFDM (FM IBOC) 54
Hình 2-39. Hệ thống truyền dẫn (FM IBOC) 55
Hình 2-40. Khối chức năng trong phần truyền dẫn của hệ thống FM IBOC lai và FM
IBOC lai mở rộng 56
Hình 3-1. Sơ đồ khối máy phát radio truyền thống 58
Hình 3-2. Sơ đồ khối máy thu radio truyền thống 58
Hình 3-3. Mô hình hoạt động của hệ thống HD-Radio 59
Hình 3-4. Sơ đồ nguyên lý máy thu HD–Radio 60
Hình 3-5. Sơ đồ nguyên lý thực hiện máy thu HD-Radio 62
Hình 3-6: Sơ đồ khối IC T4260 64
Hình 3-7. Sơ đồ ứng dụng IC T4260 65
Hình 3-8. Sơ đồ khối của AFEDRI8201 67

iv

Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
Hình 3-9. Sơ đồ khối ghép nối AFEDRI8201 67
Hình 3-10. Sơ đồ khối TMS320DRI300 69
Hình 3-11. Sơ đồ khối TMS320DRI350 69
Hình 3-12. Sự khác nhau giữa DRI300 và DRI350 70
Hình 3-13. Sơ đồ khối chức năng của TAS5508 73
Hình 3-14. Khuyến cáo cấu hình kênh TAS5508 + TAS5121 73
Hình 3-15. Sơ đồ khối phần cứng TAS3103A 75
Hình 3-16. Sơ đồ khối chức năng của TAS3103A 75
Hình 3-17. Sơ đồ ứng dụng TAS5121 76
Hình 3-18. Sơ đồ ứng dụng của TPA6100A2 77
Hình 3-19. Sơ đồ chân ATmega128L 80
Hình 3-20. Màn hình LCD PG 12864-B 81
Hình 3-21. Sơ đồ khối chức năng LCD PG 12864 – B 81


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2-1. Tóm tắt các đặc tính phổ của hệ thống AM Hybrid 13
Bảng 2-2. Tóm tắt đặc tính phổ của hệ thống phát toàn số 14
Bảng 2-3. Qui định của FCC về phổ tần AM 15
Bảng 2-4. Các đặc tính của kênh dịch logic trong mode dịch vụ MA1 17
Bảng 2-5. Các đặc tính của kênh dịch logic trong mode dịch vụ MA2 17
Bảng 2-6. Các đặc tính của kênh dịch logic trong mode dịch vụ MA3 17
Bảng 2-7. Các đặc tính của kênh dịch logic trong mode dịch vụ MA4 17
Bảng 2-8. Tóm tắt dạng phổ của tín hiệu FM Hybrid 33
Bảng 2-9. Tóm tắt các thông số phổ của tín hiệu trong hệ thống lai mở rộng 35
Bảng 2-10. Tóm tắt các thông số phổ của tín hiệu trong hệ thống phát toàn tín hiệu
số 37
Bảng 2-11. Quy định về FCC về phổ tần số FM 38
Bảng 2-12. Các dịch vụ được phép trên hệ thống FM IBOC 39

Bảng 3-1. Chức năng các chân của LCD PG 12864-B 81
Bảng 3-2. Bảng danh sách linh kiện cho thiết kế máy thu HD-Radio 83


Trang 1


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy sự phát triển vượt trội của các phương
tiện truyền thông đại chúng khác so với radio, nhưng chúng ta không thể phủ nhận
được tác động mạnh mẽ của radio đối với người nghe. Chỉ thua truyền hình về mặt
hình ảnh nhưng bù lại những tiện ích của radio thì lớn hơn rất nhiều. Với một chiếc
radio gọn nhẹ người ta có thể mang nó đi bất kì đâu và có thể nghe được mọi lúc mọi
nơi, thêm vào đó giá cả hợp túi tiền. Chỉ tính sơ số lượng máy điện thoại di động có
tích hợp chức năng radio hay các mẫu xe ô tô được lắp radio cũng có thể thấy sức
mạnh của radio vẫn là rất lớn.
Trong sự phát triển như vũ bão của công nghệ kỹ thuật số vài thập niên trở lại đây,
radio cũng có những bước tiến quan trọng nhằm lấy lại thị phần đã mất bởi các
phương tiện truyền thông khác. Sự ra đời của radio vệ tinh, radio internet và HD-
Radio đã đánh mạnh vào thị hiếu của giới trẻ và các yêu cầu chất lượng ngày càng
cao của người nghe. Các công nghệ radio kỹ thuật số mới này cung cấp cho người
nghe nhiều kênh lựa chọn hơn, chất lượng âm thanh tốt hơn (có thể tương đương
chất lượng CD) và các dịch vụ dữ liệu khác. Điều này đã mở ra cuộc cách mạng trong
ngành phát thanh, nó là cơ hội lớn để các đài phát thu hút nhiều người nghe hơn và
tăng doanh thu.
HD-Radio là công nghệ phát thanh mới tiên tiến, là một trong trong những bước tiến
lớn nhất trong nhiều thập kỉ qua. Bản quyền HD-Radio là của iBiquity Digital. HD-
Radio ra đời nhằm mang lại chất lượng âm thanh và nhiều lựa chọn mới cho các đài
phát. Công nghệ mới này cho phép các hãng truyền thông sử dụng những sóng hiện

tại để đồng thời gửi đi những tín hiệu số và tín hiệu tương tự. Theo đó, người nghe
sẽ chỉ cần một bộ thu thanh cũ là có thể tiếp tục thưởng thức các chương trình mà họ
yêu thích. Để nghe âm thanh tốt hơn và có những lựa chọn khác, người dùng sẽ cần
một bộ thu thanh mới. Công nghệ mới này cung cấp cho người nghe chất lượng âm
thanh FM tương đương với chất lượng CD, còn AM sẽ được nâng cấp lên bằng chất
lượng của FM. Một đặc tính của HD-Radio làm nó trở nên phổ biến đó là các thông
tin như tên bài hát và nghệ sĩ sáng tác, tình trạng giao thông, cập nhật thời tiết, tin
tức và những lời cảnh báo khẩn cấp có thể truyền qua màn hình.
HD-Radio dần xuất hiện ở rất nhiều nước trên thế giới, trong đó có Đông Nam Á.
Trên khắp nước Mỹ, hơn 1.500 trạm AM và FM đang phát sóng sử dụng công nghệ
HD-Radio và có hơn 700 kênh HD2 miễn phí trên sóng FM. HD-Radio xuất hiện lần

Trang 2


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
đầu tiên ở Pháp vào tháng 4-2006, ở Thái Lan vào tháng 3-2006, ở Philippines vào
tháng 11-2005, và xuất hiện ở nhiều quốc gia nữa như Thụy Sĩ, Brazil, NewZealand
…
Các hãng điện tử lớn cũng đưa ra các sản phẩm HD-Radio của mình. Các hãng
Cambridge, Boston, JVC, Yahama… đều tung ra nhiều model HD-Radio với sự đa
dạng về tính năng là giá cả. Hãng Sony cũng đã giới thiệu sản phẩm HD-Radio đầu
tiên vào tháng 7-2007.
Các hãng sản xuất ô tô cũng đã lắp đặt HD-Radio cho các model mới nhất của mình.
Volvo là nhà sản xuất ô tô đầu tiên tại Mỹ ứng dụng công nghệ HD-Radio kỹ thuật
số trên hầu hết các mẫu xe. Hãng Ford đã lắp đặt HD-Radio cho model năm 2008, các
model 2005-2007 cũng có thể trang bị HD-Radio. Các hãng lớn như Hyundai Corp,
BMW AG và Jaguar đã có kế hoạch sử dụng thiết bị này và một số hãng khác cũng
đang có kế hoạch tương tự.
Lịch sử phát thanh Việt Nam đánh dấu bởi mốc 11h30 phút ngày 7-9-1945, Đài Tiếng

nói Việt Nam chính thức cất tiếng chào đời. Nội dung buổi phát thanh đầu tiên bằng
tiếng Việt bắt đầu bằng câu: “Đây là Tiếng nói của Việt Nam, phát thanh từ Hà Nội,
thủ đô nước Việt Nam Dân chủ Cộng hoà”. Đến nay tất cả các tỉnh, thành phố trên cả
nước đều có đài phát thanh riêng. Đài Tiếng nói Việt Nam là đài phát thanh quốc gia,
là cơ quan thuộc Chính phủ, cùng với các đài địa phương thực hiện chức năng thông
tin, tuyên truyền đường lối, chính sách của Đảng và pháp luật của Nhà nước, góp
phần nâng cao dân trí, phục vụ đời sống tinh thần của nhân dân bằng các chương
trình phát thanh. Với nhiệm vụ quan trọng như vậy đặt ra yêu cầu cho các đài phát
luôn phải không ngừng cải tiến kỹ thuật áp dụng công nghệ tiến tiến để nâng cao
chất lượng phát thanh.
Công nghệ HD-Radio có nhiều thuận lợi để triển khai tại Việt Nam. Các đài phát
hoàn toàn có thể tận dụng được cơ sở hạ tầng hiện có, điều này giúp tiết kiệm chi phí
chuyển đổi công nghệ. Không phải cấp thêm giải tần, các đài phát có thể mở thêm
nhiều hệ mới trên cùng băng tần đã có. Các đài phát có thể phát song song cả tín hiệu
phát thanh kỹ thuật số và tín hiệu phát thanh tương tự. Tần số phát thanh là tài
nguyên quốc gia và công nghệ HD-Radio cho phép khai thác hiệu quả tài nguyên
này.
Việc nâng cao chất lượng phát thanh cũng là yêu cầu cấp bách. Ngày càng nhiều
người nghe nhất là giới trẻ yêu cầu chất lượng âm thanh tốt hơn các dịch vụ dữ liệu

Trang 3


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
đa dạng phong phú. HD-Radio hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu chất lượng này. Thêm
vào đó nghe HD-Radio là miễn phí, người nghe chỉ phải đầu tư thiết bị thu thanh
ban đầu.

Có thể nói phát thanh số hiện là xu hướng tất yếu trên thế giới vì vậy mà
Việt Nam cần sớm nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới này.

Hiện nay các thiết bị thu thanh HD-Radio trên thị trường có giá thành vẫn ở mức cao
(khoảng 100 đến 200 USD). Việc nghiên cứu quy trình chế tạo máy thu thanh HD-
Radio ở Việt Nam là cần thiết. Việc nghiên cứu chế tạo thành công làm cho việc ứng
dụng công nghệ phát thanh HD-Radio sẽ nhanh chóng thuận lợi và đem lại lợi
nhuận.
Để thực hiện các mục tiêu trên thì việc nghiên cứu làm chủ công nghệ HD-Radio là
rất quan trọng. Là học viên Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội,
bên cạnh việc hoàn thành chương trình học thì một nhiệm vụ quan trọng nữa đối với
Tác giả là nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới vào cuộc sống để đem lại lợi
ích cho cộng đồng. Trước các yêu cầu của ngành phát thanh trong nước hiện tại với
sự hướng dẫn của TS. Trương Vũ Bằng Giang, Trường Đại học Công nghệ, Tác giả
đã thực hiện luận văn “Thiết kế chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio” với
mục đích làm chủ được công nghệ HD-Radio để có thể tiến tới lắp ráp sản xuất máy
thu HD-Radio tại Việt Nam.
Nội dung luận văn gồm:
Chương 1: Tổng quan công nghệ phát thanh số HD-Radio
Chương 2: Cấu trúc và thiết kế hệ thống phát thanh AM-IBOC và FM-IBOC
Chương 3: Thiết kế máy thu HD-Radio
Đề tài nằm trong khuôn khổ hợp tác thiết kế và chế tạo máy thu HD-Radio giữa
trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội và Đài Tiếng nói Việt Nam
(VOV).






Trang 4

Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
C
C
h
h
ư
ư
ơ
ơ
n
n
g
g


1
1






T
T
ổ
ổ
n
n
g

g


q
q
u
u
a
a
n
n


c
c
ô
ô
n
n
g
g


n
n
g
g
h
h
ệ

ệ


p
p
h
h
á
á
t
t


t
t
h
h
a
a
n
n
h
h


s
s
ố
ố

H
H
D
D
-
-
R
R
a
a
d
d
i
i
o
o


1.1. Lịch sử phát triển
Vào những năm 90, việc chuyển đổi từ kỹ thuật tương tự sang kỹ thuật số bắt đầu
được thực hiện ở các nước phát triển. Trong lĩnh vực truyền dẫn phát sóng, các khu
vực châu Âu, Nhật Bản Hàn Quốc và Mỹ tích cực phát triển các hệ thống phát thanh
số. Tại Mỹ, bên cạnh xu hướng phát triển phát thanh số qua vệ tinh, xu hướng tận
dụng toàn bộ cơ sở hạ tầng của phát thanh, đặc biệt là sử dụng tần số và giấy phép
đã có cho nhiều đài tư nhân trên AM và FM được đặc biệt quan tâm. Tiêu chuẩn trên
băng trong kênh IBOC được phát triển. Tổ chức US Digital Radio, tiền thân của
iBiquity, đưa IBOC ra trình Hiệp hội Viễn thông liên bang FCC của Hoa Kỳ vào 7-10-
1998. Vào 1-11-1999, FCC đã đưa ra bản thông báo về phát hành luật về phát thanh
số trên mặt đất. Vào 2-7-2001, Hiệp hội phát thanh quốc gia NAB đưa ra quyết định

ủng hộ hệ thống IBOC và khuyến nghị FCC tiếp tục thực hiện các bước tiếp theo để
nhanh chóng thúc đẩy IBOC.
Tháng 9-2005, Ủy ban quốc gia về các hệ thống radio NSRC, đã thông qua tiêu chuẩn
IBOC trong bộ tiêu chuẩn NRSC-5A. Tiêu chuẩn NRSC-5A xác định các yêu cầu cho
phát thanh âm thanh số và dữ liệu kèm theo trên các kênh AM và FM. Tiêu chuẩn
này và các tài liệu tham chiếu cũng đưa ra những giải thích chi tiết cho các tiểu hệ
thống RF và truyền dẫn, giao vận và dồn kênh dịch vụ. Bản sao của tiêu chuẩn có thể
được tải ở địa chỉ
Hiện nay tại Hoa Kỳ có hơn 1.500 đài phát thanh HD-Radio. Theo tính đến hết năm
2008 đã có 90% dân số Hoa Kỳ sẽ nghe được HD-Radio. Có hơn 550 đài HD-Radio
trên toàn Hoa Kỳ đưa ra hai hay ba kênh trên và ngoài các kênh chính tương tự và
số.
Trên thế giới, có một số nước cũng đã và đang tiến hành thử nghiệm HD-Radio:
• Pháp: 4-2006, Towercast, một tổ chức phát thanh độc lập bắt đầu phát tín hiệu
HD-Radio trên sóng 88,2MHz ở Paris, sử dụng hệ thống máy phát công suất
thấp của hãng BE.
• Thái Lan: 3-2006, Hãng BE lắp đặt một hệ thống HD-Radio cho một đài công
cộng hướng tới cộng đồng trên phương tiện công cộng. Theo kế hoạch thực
hiện lắp đặt hơn 10000 máy thu trên các xe buýt.

Trang 5


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
• Philippines: Đài phát sóng HD-Radio đầu tiên phát sóng ở đây 9-11-2005 trên
sóng 105,1MHz và hiện nay đang tiến hành các khảo sát chuyển đổi mạng
phát thanh AM và FM sang HD-Radio.
• Brazil: Đài Kiss FM ở Sao Paulo phát sóng với tín hiệu HD-Radio vào 2-9-
2005.
• Thụy sỹ: Hiện đang tiến hành thử nghiệm phát HD-Radio ở đài 88 Sunshine ở

gần Luceme.
• New Zealand: Phát thử HD-Radio vào 19-10-2005 trên sóng 106.1MHz của
Skytower ở Auckland. Với vùng phủ sóng tới hơn 60% dân số metro
Auckland.
Về máy thu, từ cuối quý III năm 2006 các máy thu HD đã có mặt nhiều trên thị
trường với nhiều chúng loại và giá thành từ 100 đến hơn 200USD.
1.2. Giới thiệu chung về công nghệ phát thanh số HD-Radio
IBOC là kỹ thuật cho phép các đài phát thanh cơ hội để chuyển đổi sang phát thanh
số từ hệ thống phát thanh tương tự đang sử dụng, đồng thời duy trì các dịch vụ phát
thanh hiện tại, và không phải xin thêm băng tần số mới. Người nghe có cơ hội được
nghe đài với chất lượng âm thanh cao hơn, được sử dụng nhiều hơn các loại dịch vụ
từ hệ thống phát thanh băng MF và VHF. Hệ thống này đã được phát triển bởi hai
công ty đó là USA Digital Radio và Lucent. Hiện nay được phát triển bởi iBiquity,
đây là công ty đã được thành lập bởi sự hợp nhất của hai công ty trên.
Sơ đồ tổng quan của hệ thống IBOC được trình bày trong hình 1-1.
Hiện nay để thực hiện hệ thống IBOC có 3 sự lựa chọn: Hai sự lựa chọn áp dụng cho
phát thanh FM, một cho phát thanh AM. Hệ thống AM là đơn giản nhất và có nhiều
ưu điểm trong việc điều khiển mức công suất đầu ra thích hợp với nhiều mức khác
nhau. Hệ thống FM có thể thực hiện theo hai cách là : thứ nhất là kết hợp ở mức thấp
hay gọi là hệ thống khuếch đại chung, cách thứ hai là kết hợp ở mức cao hay là sử
dụng các bộ khuếch đại riêng cho mỗi tín hiệu.
Các ưu điểm của hệ thống IBOC:
• Tránh được việc xin thêm băng tần mới cho việc chuyển sang phát thanh số
• Tạo ra sự chuyển đổi từ phát thanh tương tự sang phát thanh số

Trang 6


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
• Đưa các dịch vụ dữ liệu vào phục vụ khách hàng

• Chuyển sang phát thanh số với chi phí thấp
• Rất linh hoạt trong việc chuyển đổi, không cần thiết phải chuyển đổi cùng lúc
tất cả các trạm phát.
• Duy trì dịch vụ hiện tại, không làm thay đổi thói quen của người nghe.
• Người nghe có thể được sử dụng thêm nhiều dịch vụ mới nếu có nhu cầu với
chi phí đầu tư thấp. Linh hoạt trong việc lựa chọn sản phẩm.

Hình 1-1. Tổng quan hệ thống IBOC


Trang 7


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
C
C
h
h
ư
ư
ơ
ơ
n
n
g
g


2
2

C
C
ấ
ấ
u
u


t
t
r
r
ú
ú
c
c


v
v
à
à

t
t
h
h
i
i
ế
ế
t
t


k
k
ế
ế


h
h
ệ
ệ


t
t
h
h
ố
ố

n
n
g
g


p
p
h
h
á
á
t
t


t
t
h
h
a
a
n
n
h
h


A
A

M
M
-
-
I
I
B
B
O
O
C
C


v
v
à
à


F
F
M
M
-
-
I
I
B
B

O
O
C
C


2.1. Cấu trúc và thiết kế hệ thống phát thanh AM-IBOC
Việc đưa công nghệ phát thanh số IBOC vào sử dụng nhằm mục đích nâng cao chất
lượng dịch vụ cho các hệ phát thanh AM tương tự hiện nay. Các đài phát có thể phát
đồng thời tín hiệu tương tự và tín hiệu số và không phải xin thêm băng tần mới.
Phương pháp này cũng cho phép các đài phát thanh chuyển hoàn toàn phát thanh số
mà không phát theo kiểu Hybrid (Hybrid là hệ thống phát thanh trong đó tồn tại cả
tín hiệu tương tự và số)
2.1.1. Giới thiệu
Phát thanh AM đăng ký hoạt động ở các tần số với các khoảng cách giữa các tần số
10kHz và băng tần là 20kHz, kết quả là tạo ra giao thoa giữa các băng tần cạnh nhau.
Trong suốt khoảng thời gian trong ngày, nhiễu chủ yếu do sóng đất, ban đêm có
thêm nhiễu từ sóng trời do phản xạ từ tầng điện ly.
Thậm chí ngay khi không bị nhiễu từ các trạm, tín hiệu AM cũng bị suy giảm rất
nhiều từ các yếu tố khác nhau. Ảnh hưởng nhiều nhất là cấu trúc dẫn điện trên mặt
đất (Ground Conductive Structure – GCS). Các ảnh hưởng này là nguyên nhân dẫn
đến sự thay đổi nhanh chóng của biên độ và pha của tín hiệu AM. Không giống như
tín hiệu ở tần số cao hơn, suy giảm tín hiệu AM bị ảnh hưởng từng phần vì bước
sóng là lớn khi so sánh với các cấu trúc trên mặt đất.
Một đặc điểm rất quan trọng của hệ thống phát thanh IBOC là cung cấp một chất
lượng âm thanh tốt hơn chất lượng âm thanh của hệ thống hiện tại. Tuy nhiên, điều
rất quan trọng là làm thế nào để nhiễu giao thoa giữa tín hiệu số và tín hiệu tương tự
là nhỏ nhất.
Thiết kế AM IBOC của iBiquity Digital gồm chức năng chính là: mã hóa (cách thức
mã hóa để giảm lượng thông tin dư thừa trong tín hiệu âm thanh số, đồng thời giảm

tốc độ bit cần thiết theo đó giảm băng thông yêu cầu); mã hóa FEC để chống lỗi tạo
ra tín hiệu với độ an toàn cao; trải tín hiệu, tăng khả năng chống lỗi của tín hiệu, đặc
biệt là nhóm lỗi (error burst); modem, điều chế và giải điều chế tín hiệu.

Trang 8


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
Trong phần sau, chúng ta sẽ tập trung vào phần thiết kế hệ thống và đánh giá kết
quả hoạt động của hệ thống thông qua một số các thông số đánh giá quan trọng:
thông lượng vào, cường độ tín hiệu và độ trễ.
Một số loại hình dịch vụ mà hệ thống AM IBOC có khả năng cung cấp:
• Dịch vụ chương trình chính (Main Program Service – MPS): MPS duy trì
chương trình phát thanh tương tự hiện tại trong cả hai dạng tương tự và số.
Hơn nữa, chương trình chính bao gồm dữ liệu số, dữ liệu này liên qua trực
tiếp đến các chương trình âm thanh.
• Dịch vụ dữ liệu cá nhân (Personal Data Service – PDS): Không giống như
MPS, PDS cho phép người sử dụng lựa chọn dịch vụ dữ liệu mong muốn.
Cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu, thông tin người dùng có giá trị.
• Dịch vụ xác định vị trí (Station Identification Service – SIS): Dịch vụ này cung
cấp các thông tin cần thiết để điều khiển và xác định vị trí, cho phép người
dùng xác định được đài phát mà mình muốn thu và loại hình dịch vụ mình
cần.
• Các dịch vụ ứng dụng bổ trợ (Auxiliary Application Service – AAS): Dịch vụ
này cho phép các dịch vụ của khách hàng và các ứng dụng của phát thanh số
cùng nhau tồn tại. Dịch vụ này có thể thêm vào bất cứ thời điểm nào trong
tương lai.
Để cung cấp các dịch vụ trên, hệ thống được thiết kế theo giao thức phân lớp. Các
Lớp của hệ thống được trình bày trên hình 2-1. Các lớp của giao thức được xây dựng
trên cơ sở ISO OSI.

Lớp 5: Ứng dụng, nhận các nội dung từ người dùng (chương trình nguồn).
Lớp 4: Mã hóa, thực hiện nén và format dữ liệu âm thanh từ các nguồn khác nhau ở
đầu vào.
Lớp 3: Giao vận, cung cấp một hay nhiều giao thức ứng dụng riêng biệt đáp ứng nhu
cầu nâng cao chất lượng tín hiệu và hiệu quả truyền dẫn của lớp 4.
Lớp 2: Dịch vụ, ghép kênh cung cấp khả năng phát hiện lỗi và đánh địa chỉ. Chức
năng chính của nó là định dạng dữ liệu nhận từ lớp 3 trong các khung riêng lẻ cho
việc xử lý dữ liệu ở lớp 1.

Trang 9


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
Lớp 1: Vật lý, cung cấp việc điều chế, FEC, đóng khung, và các thông tin tín hiệu cần
thiết để chuyển đổi tín hiệu số nhận được từ lớp cao hơn sang dạng tín hiệu AM
IBOC để truyền dẫn trong băng thông MF đã được sắp xếp.

Hình 2-1. Mô hình phân lớp của AM IBOC
Chúng ta sẽ phân tích kỹ hơn lớp 1 trong hệ thống AM IBOC. Lớp 1, lớp vật lý,
truyền dẫn tín hiệu với sự phân loại dựa vào các đặc tính của dịch vụ, mã hóa nguồn,
định dạng và ghép chương trình được thực hiện ở các lớp cao hơn. Tuy nhiên hệ
thống AM IBOC cung cấp rất nhiều cấu hình khác nhau, gọi là mode dịch vụ. Trong
các loại hình dịch vụ này, thông lượng vào và cường độ tín hiệu của kênh logic có
thể thay đổi. Do đó sau khi đánh giá được yêu cầu của ứng dụng mong muốn, lớp
giao thức cao hơn sẽ lựa chọn mode dịch vụ sao cho phù hợp nhất với định dạng
kênh logic. Phần lớn các kênh logic và các mode dịch vụ phản ánh sự mềm dẻo và
khả năng thích nghi của hệ thống, hệ thống có khả năng cung cấp đồng thời nhiều
lớp âm thanh số và dữ liệu.

Trang 10

Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio

Hình 2-2. Sơ đồ khối hệ thống AM IBOC

Trang 11


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
2.1.2. Dạng sóng và phổ tín hiệu
Dữ liệu số và âm thanh không thể truyền trực tiếp trên kênh RF, do đó cần phải điều
chế tín hiệu lên sóng mang RF. Hệ thống AM IBOC sử dụng kỹ thuật OFDM, mục
đích là để làm cho tín hiệu có khả năng chống lỗi, chống nhiễu kênh kề và tạp âm.
OFDM là kỹ thuật điều chế song song, dòng dữ liệu được điều chế lên rất nhiều sóng
mang truyền đồng thời. OFDM có thể đảm bảo dữ liệu không bị nhiễu giao thoa và
chống nhiễu tốt.
Băng thông AM hẹp lên dẫn tới kỹ thuật điều chế OFDM được tối ưu hóa với thông
lượng vào cao hơn. Kỹ thuật của iBiquity Digital IBOC cho AM sử dụng phương
pháp điều chế QAM cho mỗi sóng mang OFDM. Hơn nữa thời gian của một ký hiệu
được tối ưu hóa sao cho đảm bảo khoảng thời gian của các xung tạp âm ngắn hơn
khoảng thời gian của ký hiệu QAM, đảm bảo tín hiệu số thu được đủ mạnh trong
điều kiện thông thường trên một kênh AM. Thiết kế hiện tại thì ký hiệu có độ dài là
5,8ms, khoảng cách giữa các sóng mang OFDM là 181,7Hz.

Hình 2-3. Sơ đồ khối tầng RF (AM IBOC)
Hệ thống AM IBOC có thể cấu hình theo hai hệ thống: Hệ thống Hybrid (truyền cả
tín hiệu số và tương tự) và hệ thống truyền toàn tín hiệu số. Tín hiệu AM tương tự là
âm thanh kênh đơn (mono), hệ thống AM IBOC không cung cấp khả năng truyền âm
thanh AM lập thể (stereo).

Trang 12


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
Trong hệ thống lai (hybrid), sóng mang OFDM được sắp xếp trong băng biên thứ
nhất và băng biên thứ hai ở hai bên biên của tín hiệu tương tự, và ở mức thấp của tín
hiệu tương tự trong băng biên thứ 3, được trình bày trên hình 2-4. Mỗi một băng biên
có cả hai thành phần băng thấp và băng cao.

Hình 2-4. Phổ tín hiệu của hệ thống AM IBOC lai
Thông tin trạng thái và thông tin điều khiển được truyền trên sóng mang định thời
phụ trên cả hai biên của sóng mang chính.
Các sóng mang phụ được chèn vào vùng thứ nhất, thứ hai và thứ ba. Hai sóng mang
phụ thêm vào giữa băng biên thứ nhất và băng biên thứ hai và giữa băng biên thứ
hai và băng biên thứ ba trên cả hai biên của sóng mang chính. Các sóng mang phụ
này gọi là sóng mang hệ thống dữ liệu IBOC (IBOC Data System – IDS) và được sử
dụng cho các ứng dụng có độ trễ thấp, các ứng dụng tốc độ dữ liệu thấp như SIS hay
RBDS, các loại dịch vụ này đang được sử dụng trên hệ thống FM.
Số lượng sóng mang OFDM trong băng biên thứ hai, băng biên thứ ba và IDS bằng
hai lần số lượng sóng mang cần thiết để truyền các giá trị chòm sao QAM. Nguyên
nhân là vì toàn bộ tín hiệu số phải duy trì quan hệ góc pha 90
0
với sóng mang AM, để
làm giảm tối thiểu giao thoa đến tín hiệu tương tự khi nó được thu và được tách
sóng. Việc định vị trí cho các sóng mang phụ vuông pha với tín hiệu tương tự cũng
cho phép việc giải điều chế của sóng mang phụ trên băng biên thứ ba và IDS trong
trường hợp tồn tại sóng mang AM mức cao và tín hiệu tương tự. Trong quá trình

Trang 13

Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
truyền dẫn, quan hệ pha giữa tín hiệu số và tín hiệu tương tự phải được duy trì. Ta
có thể khuếch đại tín hiệu tương tự và tín hiệu số bởi một máy phát hay sử dụng hai
bộ khuếch đại riêng biệt cho mỗi loại sau đó kết hợp lại nhưng pha phải đảm bảo
duy trì.
Công suất tổng cộng của toàn bộ các băng biên mang tín hiệu số, trong trường hợp
hệ thống lai, nhỏ hơn một lượng đáng kể so với công suất của tín hiệu AM tương tự.
Mức công suất của mỗi sóng mang OFDM, trong băng biên thứ nhất, được xác định
trong mối quan hệ với sóng mang tương tự chính không điều chế. Tuy nhiên, mức
công suất của sóng mang trên băng biên thứ hai, IDS và băng biên thứ ba là có thể
điều chỉnh được.
Bảng 2-1. Tóm tắt các đặc tính phổ của hệ thống AM Hybrid

Bảng 2-1 tóm tắt các đặc tính phổ của hệ thống lai. Các sóng mang phụ được đánh số
từ – 81 đến 81 với sóng mang phụ trung tâm được đánh tương ứng với số 0. Bảng 2-1
liệt kê các giải tần số xấp xỉ, băng thông, mức và loại điều chế cho mỗi băng biên.
Trong bảng sóng mang phụ từ 54 đến 56 và từ – 54 đến – 56 không được đưa vào, vì
chúng không được truyền để tránh nhiễu giao thoa với tín hiệu kênh kề đầu tiên.
Hệ thống có khả năng thực hiện phát thanh số với toàn bộ tín hiệu số. Trong trường
hợp này, tín hiệu tương tự được thay thế bởi tín hiệu số trên băng biên thứ nhất với
công suất cao hơn. Sóng mang AM không điều chế được giữ lại và băng biên thứ hai
được dịch chuyển đến tấn số cao hơn ở trên băng cao của băng biên thứ nhất. Băng
biên thứ ba được dịch chuyển đến tần số thấp hơn ở băng thấp của băng biên thứ

Trang 14


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio

nhất. Băng biên thứ hai và ba sử dụng một nửa số sóng mang phụ khi so sánh với số
sóng mang trên các băng biên trong hệ thống lai, vì không cần thiết định vị trí chúng
vuông pha với tín hiệu tương tự khi chúng không được điều chế. Công suất của cả
hai băng biên thứ hai và thứ ba được tăng lên.
Băng thông giảm xuống dẫn tới ảnh hưởng của nhiễu kênh kề cũng giảm. Các sóng
mang định thời được sắp xếp trên cả hai side của sóng mang AM không điều chế,
như là trong dạng lai nhưng ở mức cao hơn.

Hình 2-5. Phổ tín hiệu của hệ thống AM IBOC toàn tín hiệu số

Bảng 2-2. Tóm tắt đặc tính phổ của hệ thống phát toàn số




Trang 15


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
Bảng 2-3. Qui định của FCC về phổ tần AM

2.1.3. Các mode dịch vụ và các lựa chọn hệ thống
Hệ thống AM IBOC cung cấp bốn mode dịch vụ: MA1, MA2, MA3 và MA4. Các
mode dịch vụ MA1 và MA2 được sử dụng trong hệ thống lai trong khi MA3 và MA4
được sử dụng trong hệ thống phát thanh toàn tín hiệu số. MA2 và MA4 cung cấp
thông lượng vào cao hơn so với MA1 và MA3
Ngoài 4 mode dịch vụ, các đài còn có sự lựa chọn các cấu hình cho mode dịch vụ
MA1 và MA2 là sử dụng thêm hai trạng thái điều khiển: Điều khiển mức công suất
và điều khiển băng thông âm thanh tương tự.
Điều khiển mức công suất sẽ lựa chọn một trong hai mức cho sóng mang trên băng

biên thứ hai, biên ba và IDS như được chỉ ra trên bảng 2-1. Mức công suất cao hơn sẽ
làm tăng cường độ tín hiệu của tín hiệu số. Điều khiển băng thông âm thanh cho
phép tín hiệu âm thanh tương tự có thể được phát một trong hai băng thông 5kHz
hay 8kHz. Phát thanh tương tự ở băng thông 8kHz phải giảm cường độ tín hiệu của
tín hiệu số do có thể xuất hiện của nhiễu giao thoa kênh kề thứ hai.
Để cung cấp khả năng thu trong điều kiện di động, hệ thống AM IBOC áp dụng
phân tập thời gian giữa tín hiệu tương tự độc lập và truyền dẫn tín hiệu số của cùng
một nguồn âm thanh. Hơn nữa, hệ thống lai cho phép giảm mức âm thanh của tín
hiệu số khi máy thu gần những vùng phủ sóng của trạm phát. Hệ thống AM IBOC
cung cấp khả năng này bằng cách làm trễ truyền dẫn tín hiệu tương tự khoảng vài
giây so với truyền âm thanh số. Khi tín hiệu số bị ngắt máy thu sẽ chuyển sang tín
hiệu tương tự, việc này thực hiện được nhờ tác dụng của phân tập thời gian với tín
hiệu số.
2.1.4. Kênh logic
Kênh logic là đường dẫn dữ liệu thông qua lớp 1 với phân loại của dịch vụ, xác định
bằng các mode dịch vụ. Lớp 1 của hệ thống AM IBOC cung cấp 4 kênh logic đến các

Trang 16


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
giao thức cao hơn: P1, P2, P3 và PIDS. P1, P2, P3 được sử dụng cho mục đích truyền
âm thanh và truyền dữ liệu, trong khi kênh logic PIDS được thiết kế để mang các
thông tin dịch vụ dữ liệu IBOC (IDS).
Kênh logic P1 và P2 thường được dùng truyền các thông tin gốc của âm thanh, trong
khi P3 truyền thông tin phụ bổ xung tăng cường (chẳng hạn như tín hiệu lập thể).
Kênh logic P1 và P3 luôn sẵn sàng với tất cả các loại mode dịch vụ, trong khi P2 chỉ
sẵn sàng với mode dịch vụ MA2 và MA4. Các mode dịch vụ MA2 và MA4 cung cấp
thông lượng vào cao hơn MA1 và MA3 bằng cách sẵn sàng thêm kênh logic P2.
Kênh logic được xác định bởi các đặc tính thông số của chính nó và định dạng của

các mode dịch vụ. Để thực hiện các mode dịch vụ, các loại hình dịch vụ của các kênh
logic đặc biệt có thể được xác định duy nhất dựa vào ba thông số đặc tính: thông
lượng vào, độ trễ, cường độ tín hiệu. Tốc độ mã kênh, độ sâu của trải tín hiệu, trễ,
ánh xạ phổ là các thông số để xác định các đặc tính.
Thông lượng vào của kênh logic là tốc độ dữ liệu cho phép và được tính bằng kbps.
Độ trễ là trễ mà kênh logic bắt dữ liệu gánh chịu khi dữ liệu được truyền trên lớp 1.
Độ trễ của kênh logic được định nghĩa như là tổng của độ sâu trải dữ liệu và trễ, nó
không bao gồm quá trình xử lý trễ trên lớp 1 cũng không bao gồm trễ ở các mức cao
hơn.
Cường độ tín hiệu là khả năng của kênh logic chống lại sự suy giảm do các yếu tố
như tạp âm nhiễu giao thoa và GCS. Có 10 mức được thiết kế trên lớp 1 của hệ thống
AM IBOC. Mức 1 là mức cao nhất chống lại sự suy giảm tín hiệu của kênh, trong khi
mức 10 là thấp nhất, ở mức này có dung sai nhất định cho lỗi. Như với thông lượng
vào và độ trễ, lớp cao hơn phải xác định mức cường độ tín hiệu yêu cầu của kênh
logic trước khi lựa chọn một mode dịch vụ.
Ánh xạ phổ, tốc độ mã hóa kênh, độ sâu trải phổ xác định đặc tính cường độ tín hiệu
của kênh logic. Ánh xạ phổ ảnh hưởng cường độ tín hiệu bằng cách thiết lập quan hệ
mức công suất, bảo vệ chống nhiễu và phân tập tần số của kênh logic. Mã hóa kênh
tăng cường độ tín hiệu bằng cách đưa thêm những thông tin phụ vào kênh logic. Độ
sâu trải tín hiệu chống lại nhiễu và do đó ảnh hưởng lên đặc tính cường độ tín hiệu
của kênh logic. Một số kênh logic trong một số dịch vụ nhất định sẽ lại trễ khung
truyền dẫn bằng cách xác định khoảng thực hiện phân tập thời gian. Sự đa dạng của
trễ này cũng ảnh hưởng đến cường độ tín hiệu, việc làm này sẽ giảm ảnh hưởng do
việc thu di động gây ra.

Trang 17


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
Bảng 2-4 đến bảng 2-7 mô tả đặc tính thông số của mỗi kênh logic cho các mode dịch

vụ khác nhau.
Bảng 2-4. Các đặc tính của kênh dịch logic trong mode dịch vụ MA1

Bảng 2-5. Các đặc tính của kênh dịch logic trong mode dịch vụ MA2

Bảng 2-6. Các đặc tính của kênh dịch logic trong mode dịch vụ MA3

Bảng 2-7. Các đặc tính của kênh dịch logic trong mode dịch vụ MA4

Trong bảng 2-4 và 2-5, kênh logic P3 và PIDS liệt kê rất nhiều giá trị cường độ tín
hiệu. Nguyên nhân là vì có hai mức công suất kết hợp những kênh logic này.

Trang 18


Thiết kế và chế tạo máy thu thanh số theo chuẩn HD-Radio
Để cung cấp các mode dịch vụ, mỗi kênh logic được ánh xạ lên một băng tần số.
Hình 2-6 đến hình 2-9 chỉ ra ánh xạ phổ của mỗi kênh logic với các mode dịch vụ.

Hình 2-6. Ánh xạ phổ của kênh logic trong mode dịch vụ MA1


Hình 2-7. Ánh xạ phổ của kênh logic trong mode dịch vụ MA2
Ở hình 2-6 kênh logic P1 được truyền trên cả hai phân băng cao và băng thấp của
băng biên thứ nhất. Việc truyền cùng thông tin giống nhau cho phép tăng khả năng
chống nhiễu trong điều kiện tồn tại tín hiệu mạnh trên cả hai phần băng thấp và
băng cao của kênh kề. Hơn nữa ngoài việc phân tập tần số, kênh logic P1 trong mode
dịch vụ MA1 còn được phân tập thời gian. Việc này được thực hiện bằng cách truyền
các thông tin dự trữ mà các thông tin này có trễ khác nhau ở máy phát. Các thông tin