Truyền hình số mặt đất DVB t

đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

Chơng V
Truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn DVB-T

Năm 1997, khối các nớc Châu Âu đã giới thiệu tiêu chuẩn truyền hình
số phát sóng quảng bá trên mặt đất DVB-T (Digital Video BroadcastingTerrestial). DVB-T dựa trên kỹ thuật mã hoá kênh, kỹ thuật điều chế ghép
kênh phân chia tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing) v đợc gọi chung l điều chế mã COFDM (Coded Orthogonal
Frequency Division Multiplexing).
5.1 M hoá kênh trong tiêu chuẩn DVB-T

Mã hoá kênh trong truyền dẫn phát sóng mặt đất DVB-T với các kênh
thuộc dải tần UHF v VHF có băng thông 8 Mhz l quá trình xử lý tín hiệu
phức tạp, vì môi trờng truyền lan trên mặt đất bị tác động mạnh bởi can
nhiễu. Hệ thống mã hoá kênh cho DVB-T đợc minh họa tổng quát trên hình
5.1.
Dữ liệu đầu vo bộ mã hoá kênh l dòng truyền tải MPEG-2 gồm các gói
nối tiếp với độ di xác định mỗi gói l 188 byte, trong đó gồm 1 byte đồng bộ
(SYNC) có giá trị 47HEX. Byte đồng bộ ny l chuẩn thời gian v đợc dùng
cho việc tạo xung clock. Dòng truyền tải MPEG-2 gồm các gói nối tiếp (hình
5.3a).
5.1.1 Khối phân tán năng lợng (Energy Dispersal)
Khối ny thực hiện việc phân tán năng lợng. Dữ liệu đợc kết hợp với
chuỗi phát giả ngẫu nhiên PRBS (Pseudo Random Binary Sequency) nhằm
phân tán năng lợng đồng đều trong dòng truyền tải, tránh những chuỗi 0
hoặc 1 liên tiếp. Hình 5.2 l sơ đồ phân tán năng lợng theo nguyên lý sáo
trộn v giải xáo trộn.
Chuỗi phát giả ngẫu nhiên PRBS đợc phát ra với đa thức 1+ x14 + x15.

Kết hợp giữa thanh ghi dịch v các cổng EX-OR để xáo trộn v giải xáo trộn
(Scrambled/ Descrambled) dữ liệu trong quá trình xử lý tín hiệu. Chuỗi ban
đầu l 100101010000000 đợc nạp vo thanh ghi dịch sau mỗi nhóm 8 gói
dữ liệu. Để thông báo cho bộ giải ngẫu nhiên của chuỗi ny, byte đồng bộ
thuộc gói truyền tải đầu tiên của nhóm 8 gói đợc đảo ngợc từ 47HEX thnh
B8HEX. Chu kỳ của chuỗi PRBS l 8x188 byte trừ đi 1 byte đồng bộ (B8HEX)
bằng 1503 byte. Hình 5.3 Mô tả sự thay cấu trúc dữ liệu qua khâu phân tán
năng lợng, mã hóa ngoi v tráo dữ liệu.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

78


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

PRPS

Data output

Enable

Data input
Enable

Scrambler

De-scrambler

Hình 5.2 Nguyên lý xáo trộn và giải xáo trộn dữ liệu.
SYNC

MPEG-2 transport MUX data (187 byte)

1byte

a) Gói truyền tải MPEG-2
8 transport MUX packet
PRBS period = 1503 bytes

SYNC
1

Randomized
Data

SYNC
2

Randomized
Data

Randomized
Data

SYNC
8

SYNC
1

Randomized
Data

b) Gói truyền tải ngẫu nhiên hoá: Các byte đồng bộ v các byte dữ liệu ngẫu nhiên hoá
204 bytes

SYNC
1 or
SYNC
SYNC n

MPEG-2 transport MUX data (187 byte)

Reed-Solomon
16 bytes

c) Gói chống lỗi với mã Reed-Solomon RS(204,188,8)
SYNC 1
or

203 bytes

SYNC 1
or

203 bytes

SYNC 1 or
SYNC n

d) Cấu trúc dữ liệu sau outer interleaving

Hình 5.3 Các bớc của quá trình phân tán năng lợng, mã hoá ngoài và tráo dữ liệu

5.1.2 Mã ngoài (Outer Coder)
Mã ngoi (Outer Coder) sử dụng mã Reed-Solomon RS (188,204, t = 8).
Mã ny đợc dùng cho mỗi gói truyền tải đã đợc ngẫu nhiên hóa trên hình
5.3b để tạo thnh các gói đợc bảo vệ lỗi nh hình 5.3c.
Mã R-S bao gồm trờng đa thức:
P(x) = x8 + x4 + x3 + x2 + 1

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

79


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

v đa thức sinh mã:
g(x) = (x + 0) (x + 1) (x + 15)
ở đây
= 02HEX

Mã R-S có thể chỉ sửa đợc 8 byte lỗi ngẫu nhiên trong từ mã chứa 204
byte. Trong trờng hợp lỗi ngẫu nhiên xảy ra nhiều hơn thì mã R-S không có
khả năng sửa đợc.
5.1.3 Khối ghép xen ngoài (Outer Interleaver)
Khối ny thực hiện ghép xen kẽ với độ sâu I = 12 các gói dữ liệu (Outer
Interleave) đã đợc bảo vệ lỗi R-S. Các gói đợc bảo vệ khỏi lỗi R-S có chiều
di l 204 byte đợc chia thnh 17 khối với 12 byte mỗi khối. Bộ ghép xen
ngoi đợc minh hoạ ở hình 5.4. Mỗi phần tử ghi dịch FIFO đợc cấu trúc
thnh byte. Các chuyển mạch đầu vo v đầu ra đợc đồng bộ với nhau. Các
byte đồng bộ của MPEG-2 luôn chạy không trễ qua nhánh 0 của bộ ghép
xen. Quá trình ghép xen kẽ sẽ phân bố các lỗi cụm (burst error) qua một số
các khối lm cho việc sửa sai có thể thực hiện một cách hiệu quả.
Bộ chèn xen kẽ có 12 nhánh kết nối vòng tròn đối với dòng byte đầu vo.
Mỗi nhánh có chứa một thanh ghi dịch vo trớc ra trớc FIFO (First In First
Out) có chiều sâu l MJ.
trong đó :
M = N/J = 17 l trễ cơ bản
N = 204 bytes l chiều di frame
J l tham số chạy từ 0 11.
Quá trình sửa lỗi đợc chia thnh 2 phần: Mã ngoi (Outer Coder) v mã
trong (Inner Coder). Mã trong sử dụng phơng pháp mã hóa xoắn
(Convolution Code).
Sync path
1 byte per position

M = 17

Outer Coder

2M

Inner Coder

3M

11M

FIFO shift register

Hình 5.4 Sơ đồ nguyên lý bộ ghép xen ngoài

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

80


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

5.1.4 Khối mã trong (Inner coding)
Mã trong dựa trên cơ sở bộ mã hóa vòng xoắn gốc có tốc độ 1/2 với 64
trạng thái. Hệ thống DVB-T cho phép tạo các tỷ lệ mã khác nhau bằng cách
tách trích (puncturing) dữ liệu sau bộ mã hóa xoắn. Điều đó cho phép lựa chọn
khả năng sửa sai cũng nh tốc độ dữ liệu trong các mode truyền phân cấp v
không phân cấp. Đa thức tạo mã của bộ mã hoá gốc l G1 = 171OCT cho đầu ra
X v G2 = 133OCT cho đầu ra Y nh trên hình 3.5. Việc lấy liên tiếp các đầu ra
X, Y thnh dòng bit nối tiếp sẽ cho tỷ lệ mã hóa l 1/2. Bằng cách tách trích
đầu ra X, Y theo thứ tự thích hợp sẽ cho các tỷ lệ mã hoá khác nhau theo
bảng 5.1.

X Output (G1 = 171 Octal)

Data
input

1 bit
Delay

1 bit
Delay

1 bit
Delay

1 bit
Delay

1 bit
Delay

1 bit
Delay

Y Output (G2 = 133 Octal)

Hình 5.5 Mã vòng xoắn với tốc độ mã 1/2

Bảng 5.1 Mẫu tách trích v chuỗi truyền sau chuyển đổi song song - nối
tiếp

Code rates
1/2
2/3
3/4
5/6
7/8

Puncturing pattern
X:1
Y:1
X:10
Y:11
X: 101
Y: 110
X : 10101
Y : 11010
X : 1000101
Y : 1111010

Transmitted Sequence
X1Y1
X1Y1Y2
X1Y1Y2x3
X1Y1Y2X3Y4X5
X1Y1Y2Y3Y4X5Y6X7

Khối mã trong gồm bộ mã hoá vòng xoắn v bộ tách trích dữ liệu đợc
minh họa trên hình 5.6.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

81


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T
Inner Coder
X

Convolutional
Y

Encoder

Puncturing
with
serial output

Inner
Interleaver

Hình 5.6 Mã trong và ghép xen trong

5.1.5 Khối ghép xen trong (Inner Interleaving)
Khối Inner interleaving bao gồm khối ghép xen bit v khối ghép xen
symbol.
5.1.5.1 Bộ ghép xen bit
Dữ liệu đầu vo đợc tách thnh v sub-stream, trong đó v = 2 đối với
điều chế QPSK, v = 4 với 16-QAM v v = 6 với 64-QAM. Trong mode truyền

không phân cấp, dòng dữ liệu đầu vo đợc tách thnh v sub-stream. Trong
mode truyền phân cấp, dòng có độ u tiên cao đợc tách thnh 2 sub-stream
v dòng có độ u tiên thấp đợc tách thnh v-2 sub-stream nh trên hình 5.7
v 5.8.
Mỗi sub-stream sau bộ tách kênh đợc tráo vị trí các bit theo 6 cách tráo
khác nhau. Kích thớc của các khối tráo bit l nh nhau (126 bit) nhng trật tự
tráo bit lại khác nhau.
Vectơ đầu vo các bộ tráo bit đợc xác định bởi:
B(e) = (be.0, be.1, be.2, be.125)

e chạy từ 0 đến v-1

Vectơ tín hiệu tại đầu ra các bộ tráo A(e) = (ae,0, ae,1, ae,2,
xác định bởi:
ae,w = be,He(w)

ae,125) đợc

w = 0, 1, 2, 125

ở đây He(w) l hàm vị trí l khác nhau đối với mỗi bộ tráo v đợc xác
định nh sau:
I0: H0(w) = w

I1: H1(w) = (w + 63) mod 126

I2: H2(w) = (w + 105)mod 126

I3: H3(w) = (w + 42) mod 126

I4: H4(w) = (w + 21) mod 126

I5: H5(w) = (w + 84) mod 126

ở đầu ra v bit (đã tráo) đợc nhóm lại tạo thnh các symbol dữ liệu. Mỗi
symbol sẽ xác định biên độ v pha một sóng mang phụ.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

82


đồ án tốt nghiệp
b0,0, b0,1,..
X0, X1, X2,..

truyền hình số mặt đát DVB - T

Bit Interleaver
I0

DEMUX
b1,0, b1,1,..

Bit Interleaver

Re[z]

a0,0, a0,1,..

a1,0, a1,1,..

Y0,0

Symbol Y0, Y1,.. Mapping
Interleaver

Im[z]

I1

Y1,0

QPSK
b0,0, b0,1,..

Bit Interleaver

a0,0, a0,1,..

I0

Re[z]

b1,0, b1,1,.. Bit Interleaver a1,0, a1,1,..
I1

X0, X1, X2,..

Y0,0 , Y2,0

Symbol Y0, Y1,.. Mapping
Interleaver
Im[z]

DEMUX

Bit Interleaver
b1,0, b1,1,..

I2

a2,0, a2,1,..

Y1,0 , Y3,0

16-QAM

b3,0, b3,1,.. Bit Interleaver a3,0, a3,1,..
I3

b0,0, b0,1,..

Bit Interleaver

a0,0, a0,1,..

I0

b1,0, b1,1,.. Bit Interleaver a1,0, a1,1,..
I1

Re[z]

b1,0, b1,1,.. Bit Interleaver a2,0, a2,1,..
I2

X0, X1, X2,..

Symbol Y0, Y1,..
Interleaver

DEMUX

Mapping

Bit Interleaver
b3,0, b3,1,..

I3

a3,0, a3,1,..

64-QAMY1,0 , Y3,0, Y5,0

Bit Interleaver
b4,0, b4,1,..

I4

Y0,0 , Y2,0, Y4,0

Im[z]

a4,0, a4,1,..

b5,0, b5,1,.. Bit Interleaver
I5

a5,0, a5,1,..

Hình 5.7 ánh xạ các bit đầu vào thành symbol điều chế với
mode truyền không phân cấp

5.1.5.2 Bộ ghép xen symbol (symbol interleaver)
Mục đích của bộ tráo symbol l thực hiện ánh xạ các từ (có độ di v bit)
lên 1512 (mode 2k) hoặc 6048 (mode 8k) sóng mang tích cực trong một
symbol điều chế OFDM. Trong mode 2k, 12 nhóm dữ liệu (mỗi nhóm gồm
126 từ v bit) từ bộ tráo bit đợc đọc tuần tự vo các vectơ Y' = (y'0, y'1, y'2,

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

83


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

y'1511). Một cách tơng tự, mode 8k có véc tơ Y' = (y'0, y'1, y'2, y'6047) đợc
tạo thnh từ 48 nhóm 126 từ v bit. Vectơ Y' xác định chỉ số (hay vị trí) của
symbol OFDM trong một khung OFDM theo một thuật toán xác định ứng với

mỗi mode 2k hoặc 8k.
b0,0, b0,1,..
X0', X1', X2',..

Bit Interleaver

a0,0, a0,1,..

I0

DEMUX
b1,0, b1,1,..

I1

Y0, Y1,.. Mapping Y0,0 , Y2,0
Symbol
Interleaver
Im[z]

Bit Interleaver
X0", X1", X2",..

DEMUX

b1,0, b1,1,..
b3,0, b3,1,..

Re[z]

Bit Interleaver a1,0, a1,1,..

I2

a2,0, a2,1,..

Y1,0 , Y3,0

Hirerchical 16-QAM

Bit Interleaver a3,0, a3,1,..
I3

b0,0, b0,1,..

Bit Interleaver

a0,0, a0,1,..

I0

X0', X1', X2',..
DEMUX
b1,0, b1,1,..

Bit Interleaver a1,0, a1,1,..
I1

b1,0, b1,1,..

I2

b3,0, b3,1,..

Symbol Y0, Y1,..
Interleaver

Mapping

Bit Interleaver
I3

X0", X1", X2",..

Re[z]

Bit Interleaver a2,0, a2,1,..

a3,0, a3,1,..

Bit Interleaver

b5,0, b5,1,..

I4

Im[z]
Y1,0 , Y3,0, Y5,0

DEMUX

b4,0, b4,1,..

Y0,0 , Y2,0, Y4,0

Hirerchical 64-QAM
a4,0, a4,1,..

Bit Interleaver
I5

a5,0, a5,1,..

Hình 5.8 ánh xạ các bit đầu vào thành symbol điều chế với
mode truyền phân cấp

5.1.6 Biểu đồ chòm sao tín hiệu và sự ánh xạ bit
Để thực hiện phát sóng trên mặt đất, hệ thống DVB-T sử dụng kỹ thuật
điều chế đa sóng mang MCM (Multi Carrier Modulation) với từng sóng mang
đợc điều chế số QPSK hoặc QAM. Các sóng mang đơn lẻ đợc truyền đi
đồng thời bằng phơng pháp ghép phân chia tần số trực giao OFDM
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Các sóng mang đợc điều chế
số qua phép ánh xạ (Mapping) dựa trên cơ sở biểu đồ chòm sao (constellation)
của kỹ thuật điều chế số. Phép ánh xạ thực hiện gán các giá trị symbol đầu vo

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

84


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

lên các điểm của chòm sao tơng ứng với pha v độ lớn của các véc tơ bao
gồm phần thực (Real) v phần ảo (Image). Trong đó mỗi symbol l tổ hợp
đồng thời của giá trị điều chế trực giao I (Inpha) v Q (Quadrature) tạo nên
điểm chòm sao. Khối ánh xạ (Mapping) thực hiện tiếp nối theo sau khối mã
hóa xoắn (Convolutional coder). Phép ánh xạ còn phụ thuộc các mode truyền
phân cấp hoặc không phân cấp (hierachical, non-hierachical) đợc áp dụng
cho việc truyền ghép kênh đa sóng mang phân chia trực giao OFDM.
5.1.6.1 Mode truyền không phân cấp (non-hierachical)
Im {z} tải Y1,q', Y3,q'
3
1
3

1

1

-3

Thứ tự bit
(Bit Ordering)
Y0,q', Y1,q', Y2,q', Y3,q'

Re Y0q', Y2q'

1
Chòm sao 16 - QAM

-3
Im {z} tải Y1,q', Y3,q', Y5,q'
7
5
3
1
-7

-5

-3

Re{z} tải Y0,q', Y2,q', Y4,q'
1

-1

3

5

7

-1

Thứ tự bit
(Bit Ordering)
Y0, q', Y1, q', Y2, q', Y3, q', Y4, q', Y5,q'

-3

-5
-7

Chòm sao 64 - QAM

Hình 5.9 ánh xạ 16-QAM và 64-QAM chòm sao đều với = 1

Mode truyền không phân cấp sử dụng các gói truyền tải TS đã qua mã
hoá kênh v mã chèn xen kẽ v sẽ đợc ánh xạ lên mẫu chòm sao thích hợp.
Điều ny có nghĩa l tất cả các gói truyền MPEG-2 sẽ đợc bộ điều chế xử lý
nh nhau v sẽ có độ mạnh nh nhau khi truyền. Tức l thủ tục má hoá kênh
không phân cấp sẽ không phân biệt các bit đặc biệt trong các gói truyền
MPEG-2 đợc ánh xạ đến những vị trí đặc biệt trong biểu đồ chòm sao. Do đó

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

85


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

truyền không phân cấp sẽ sử dụng bộ điều chế thông thờng (cân bằng đồng
đều) với hệ số = 1 nh trên hình 5.9.
5.1.6.2 Mode truyền phân cấp (hierachical)
Hệ thống DVB cho phép truyền phân cấp với dòng truyền tải MPEG-2
qua khối tách (Splitter) để có 2 dòng truyền MPEG: độ u tiên cao HP (high
priority) v độ u tiên thấp LP (low priority). Với mode phân cấp dữ liệu dòng
truyền MPEG tách biệt sẽ đợc chọn để tiến hnh mã hoá kênh phân cấp

(hierachical coding). Dữ liệu sẽ đợc ánh xạ vo những diểm của chòm sao
không đồng đều (non- uniform). Bộ điều chế số không đồng đều với hệ số >
1 đợc áp dụng cho mode phân cấp sẽ cho độ mạnh cao trong quá trình
truyền. Điều chế phân cấp thực ra l sự dịch biên của 16-QAM v 64-QAM
thông qua 4-QAM nh trên hình 5.10.
HP
10

HP

LP

LP

10

1101

01

4QAM over 4QAM

16QAM over 4QAM

10 1101
1001

Hình 5.10 Chòm sao điều chế phân cấp DVB-T

Điều chế phân cấp đợc xem nh l sự phân tách kênh RF thnh 2 kênh

ảo, mỗi kênh ảo truyền các dữ liệu với tốc độ, tỷ lệ mã hoá khác nhau v do
vậy cho các vùng phủ sóng khác nhau. Việc ánh xạ dòng bit trớc tiên áp
dụng cho chòm sao 4-QAM. Mỗi trạng thái biên độ v pha của chòm sao 4QAM xác định góc phần t m sóng mang chiếm giữ trong chòm sao đó.
Dòng dữ liệu thứ 2 sẽ quyết định vị trí cụ thể trên góc phần t đó. Nếu dữ liệu
thứ 2 đợc ánh xạ bởi cặp 2 bit thì chòm sao phân cấp chính l điều chế "4QAM qua 4-QAM" v biểu đồ chòm sao lúc ny giống nh 16-QAM. Còn
nếu dữ liệu thứ 2 đợc ánh xạ bởi 4 bit thì chòm sao phân cấp chính l điều

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

86


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

chế "16-QAM qua 4-QAM" v biểu đồ chòm sao lúc ny giống nh 64-QAM.
Sơ đồ các biểu đồ chòm sao của điều chế số không đồng đều với >1 đợc
cho ở hình 5.11 v 5.12 với những mã ánh xạ trên biểu đồ chòm sao.
Dòng dữ liệu thứ nhất luôn luôn sử dụng điều chế 4-QAM đợc gọi l
dòng dữ liệu u tiên cao (HP) v dòng thứ 2 đợc gọi l dòng u tiên thấp
(LP).
Im{z} tải Y1,q', Y3,q'
4
2

-4

2

-2

4 Re{z} tải Y0,q', Y2,q'

Thứ tự bit
(Bit Ordering)
Y0,q', Y1,q', Y2,q', Y3,q'

-2
-4
16 - QAM
Im{z} tải Y1,q', Y3,q', Y5,q'
8
6
4
2
-8

-6

-4

-2

2

4

6

Re{z} tải Y0,q', Y2,q', Y4,q'
8

-2

Thứ tự bit
(Bit Ordering)
Y0,q', Y1,q', Y2,q', Y3,q', Y4,q', Y5,q'

-4
-6

64 - QAM

-8

Hình 5.11 Biểu đồ chòm sao không đồng đều với = 2

Hệ số trong điều chế phân cấp l tỷ lệ giữa khoảng cách của 2 điểm
gần nhất của 2 góc phần t kề cận v khoảng cách giữa 2 điểm gần nhau nhất
trong cùng một góc phần t của chòm sao. Hệ số cng lớn thì cng lợi cho
điều chế HP nhng điều chế LP lại chịu nhiễu kém hơn.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

87


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T
Im{z} tải Y1,q', Y3,q'
6
4

-6

4

-4

Re {z} tảiY0,q', Y2,q'

6

Thứ tự bit
(Bit Ordering)
Y0,q', Y1,q', Y2,q', Y3,q'

-4
-6
16 - QAM
Im {z} tải Y1,q', Y3,q', Y5,q'
10
8
6
4

-10

-8

-6

-4

4

6

-4

8

Re{z} tải Y0,q', Y2,q', Y4,q'
10

Thứ tự bit
(Bit Ordering)
Y0,q', Y1,q', Y2,q', Y3,q', Y4,q',
Y
(a)

-6
-8
-10
64 - QAM

Hình 5.12 ánh xạ 16-QAM và 64-QAM không đồng đều với = 4

Nh vậy, dòng dữ liệu tốc độ thấp còn đợc gọi là dòng có độ u tiên
cao HP (high priority). Nó mang dữ liệu cho phép nhận đợc ngay khi điều
kiện truyền phát xấu (có nhiễu cao hoặc thu di động). Hai dòng có độ u
tiên khác nhau sẽ cho vùng phủ sóng khác nhau.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

88


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

5.2 Phơng pháp ghép OFDM

Ghép kênh tần số trực giao OFDM trong hệ thống DVB-T đợc thực hiện
nối tiếp sau khối mã hoá kênh (Channel Coding). Dữ liệu đã đợc bảo vệ lỗi,
đợc ánh xạ lên các tần số sóng mang phụ, những sóng mang ny đợc ghép
kênh tần số trực giao với nhau. Mỗi sóng mang có biên độ v pha đại diện cho
từng giá trị symbol v đợc truyền đi đồng thời trên kênh truyền.
5.2.1 Cơ sở phơng pháp OFDM
Thực chất phơng pháp OFDM l chia dòng dữ liệu đầu vo thanh nhiều
dòng dữ liệu song song có tốc độ bit nhỏ hơn nhiều lần. Sau đó truyền chúng
trên trên những sóng mang phụ nh l những kênh con. Các sóng mang phụ
đợc ghép tần số trực giao nhau để tránh gây can nhiễu với nhau. Việc ghép
nh vậy lm tăng hiệu quả sử dụng băng tần rõ rệt.
Một sóng mang phụ về mặt toán học i(t) đợc biểu diễn dới dạng hm
Exp nh sau:
i(t) = Ae j(2ft)

1
f=
T

trong đó

(5.1)
(5.2)

Độ rộng phổ của hm i(t) đợc tính theo biểu thức:
sin 2 ft
i (t ) = A
2 ft

(5.3)

Mật độ phổ công suất của sóng mang i(t) nh hình 5.13. Trong đó phổ
có một đỉnh tại tần số trung tâm v các điểm 0 tại các tần số biên tơng ứng
với các bội số tốc độ của dãy symbol đa vo điều chế.
Hai sóng mang nằm kề nhau trên trục tần số có phổ trực giao nhau khi
chúng thoả mãn điều kiện:
b

n (t ).*m (t )dt =
a

O (khi : n m)

(5.4)

K (khi : n = m)

Trong đó *m(t) l giá trị liên hợp phức của m(t); K l hằng số; n v m l
số nguyên dơng thuộc N.
Xét 2 hm số có tần số liên tiếp trực giao:

n (t ) = e j( n0t )

(5.5)

m (t ) = e j( m0t )

(5.6)

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

89


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

trong đó: 0 = 2f0 ;
f0 =

(5.7)

1
2

T0 =
T0
0

(5.8)

a < b v b = a + T0
b

n (t )

*
m

(t ) dt =

a

(5.9)
a + T0

e

j( n 0 t )

.e j( m 0 t )dt

(5.10)

a

i (t )

-1/T

1/T

-3/T

f

-2/T

2/T

Hình 5.13 Phổ mật độ công suất

Do n m (n,m N) nên
a + T0


a

e

j( n m ) 0 t

e j( nm )0a [e j( nm )2 1]
= 0 (5.11)
dt =

j(n m )0

Bởi vì : ej(n-m)2 = Cos[2(n- m) ] + j sin[2(n- m)] = 1
Vậy tích phân của 2 hm Exp có tần số liên tiếp l n+1 = n+ 2.1/T0
xác định trong khoảng (a, a+T0) có giá trị bằng 0 l trực giao nhau.
Hình 5.14 biểu diễn mật độ phổ của 2 sóng mang có tần số liên tiếp trực
giao nhau. ý nghĩa vật lý của nó l khi giải điều chế một sóng mang ny bộ
giải điều chế sẽ "không thấy" sóng mang kia. Nghĩa l các sóng mang không
gây nhiễu lẫn nhau. Về mặt phổ tín hiệu, điểm phổ có năng lợng cao nhất
của một sóng mang sẽ trùng với điểm phổ có năng lợng bằng không của sóng
mang lân cận. Do các sóng mang đặt rất gần nhau nên hiệu quả sử dụng phổ
rất cao.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

90


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

f

Hình 5.14 Phổ biên độ 2 sóng mang có tần số trực giao

n

f

Hình 3.15 Phổ ghép kênh đa tần số trực giao (OFDM)

Nh vậy, tính trực giao giữa các sóng mang phụ có thể đợc lý giải nh
sau. Mỗi sóng mang phụ đợc điều chế bởi dòng dữ liệu con sẽ cho phổ nh
hình 5.13. Khi khoảng cách giữa các sóng mang phụ đợc lựa chọn sao cho
thỏa mãn tính trực giao nhau, nghĩa l đỉnh phổ của một sóng mang phụ trùng
với các điểm không của phổ các sóng mang phụ còn lại (hình 5.15). Việc giải
điều chế của từng sóng mang phụ vì thế sẽ không bị xuyên nhiễu bởi các sóng
mang phụ khác. Điều ny giống nh việc giải điều chế kết hợp không có ISI
(Inter Symbol Interference) thực hiện trong miền thời gian đối với tín hiệu số
truyền qua kênh có đặc tính lọc thoả mãn tiêu chuẩn Nyquist thứ nhất, ở đây
chỉ khác l tính trực giao đợc xét trong miền tần số.
Khi số lợng các sóng mang phụ lớn (hng ngn sóng mang), việc chế
tạo dãy các bộ dao động hình sin v các bộ giải điều chế kết hợp trong hệ
thống OFDM trở nên không thể thực hiện đợc. Tuy nhiên, có thể thấy rằng
tín hiệu đa tần nh trên chính l biến đổi Fourier của chuỗi số liệu nối tiếp đầu

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

91


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

vo, còn tập các bộ giải điều chế kết hợp tại máy thu lại chính l bộ biến đổi
ngợc Fourier.
Xét dãy dữ liệu (d0, d1, d2 dN-1), trong đó mỗi thnh phần dn l một số
phức dn = an + jbn. Thực hiện biến đổi Fourier rời rạc DFT (Discrete Fourier

Transform) trên véc-tơ { dn}, n = 0, 1, 2, , N-1 sẽ cho kết quả một véc-tơ S
=
(S0,
S1,
SN-1)
gồm
N
số
phức
Sm.
N 1

Sm = dne

j( 2 nm / N )

n=0



trong đó fn =

N 1

= dne

j 2 f n t m

; m = 0,1,.., N 1

n=0


n
, t m = mt v t l khoảng thời gian lựa chọn no đó.
Nt

Phần thực của véc-tơ S l
y( t ) =

N 1

(a n cos 2fn t m + b n sin 2fn t m ),

m = 0,1, ..., N 1.

n=0

Khi cho các thnh phần ny qua bộ lọc thông thấp theo các khoảng cách
t, tín hiệu nhận đợc sẽ có dạng ghép theo tần số.
y( t ) =

N 1

(a n cos 2fn t

n=0

+ b n sin 2 fn t ),

0 t Nt.

Nh vậy, tín hiệu đa tần có thể biểu diễn đợc nh l tín hiệu sau lọc
thông thấp của biến đổi Fourier rời rạc đối với chuỗi dữ liệu nối tiếp đầu vo.
Trong phơng pháp OFDM dòng dữ liệu đầu vo đợc biển đổi thnh N dòng
thứ cấp song song. Điều ny đợc thực hiện bằng cách thay biến đổi Fourier
rời rạc thực hiện trên chuỗi nối tiếp bằng biến đổi ngợc Fourier rời rạc IDFT
(Invers DFT) thực hiện trên các véc-tơ hình thnh từ N digit của N dòng dữ
liệu thứ cấp song song.
Hình 5.16 l sơ đồ nguyên lý đơn giản của hệ thống truyền dẫn tín hiệu
số sử dụng OFDM. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nh sau: Dòng dữ liệu
đầu vo đợc mã hóa Gray thnh dòng symbol, trong đó mỗi symbol Ck tơng
ứng với một số phức ak+jbk (một điểm trên chòm sao tín hiệu). Dòng symbol
nối tiếp đợc biến đổi thnh N dòng thứ cấp song song. Đó chính l dữ liệu
đầu vo (Data in). N dòng dữ liệu song song tiếp tục đa vo khối biến đổi
ngợc Fourier rời rạc (IDFT), kết quả biến đổi ngợc Fourier đợc chuyển đổi
thnh dạng nối tiếp, đợc xử lý bởi bộ lọc thông thấp v tiếp tục đến bộ điều
chế vuông góc (I-Q) để chuyển phổ lênh vùng tần số cao RF.
Tại máy thu, tín hiệu đợc giải điều chế vuông góc, lấy mẫu theo tốc độ
symbol 1/T0 v đa đến bộ biến đổi Fourier rời rạc để khôi phục tín hiệu ban

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

92


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

đầu. Chuỗi symbol song song đầu ra ny đợc biến đổi song song- nối tiếp v
giải mã để nhận đợc dòng dữ liệu ban đầu.

Data in

IDFT



Channel

Modulator

Demod

DFT

Data out

Hình 5.16 Sơ đồ khối nguyên lý hệ thống OFDM

5.2.2 Phơng pháp COFDM

Hệ thống truyền hình số DVB-T sử dụng phơng pháp ghép kênh tần số
trực giao OFDM nối tiếp theo quá trình mã hoá kênh. Dòng dữ liệu (đã đợc
mã hoá kênh) đợc ánh xạ lên từng sóng mang điều chế số QPSK hoặc QAM.
Mỗi sóng mang truyền tải một phần của dòng dữ liệu dới dạng các symbol
điều chế v đợc ghép kênh tần số trực giao nhau. Trong một kênh truyền
DVB-T có N sóng mang phụ.
Khoảng tần số fSC giữa các sóng mang phụ l điều kiện để bảo đảm các

sóng mang ny sẽ trực giao trong tín hiệu ghép kênh đa sóng mang trực giao
COFDM. Mỗi sóng mang phụ có băng thông fSC khoảng thời gian TS truyền
một symbol điều chế. Các sóng mang truyền đồng thời trong trong thời gian
TS tạo thnh một symbol COFDM.
5.2.2.1 Tín hiệu COFDM

COFDM l sự ghép tổng hợp đa sóng mang đợc tổ chức trên từng
symbol v có cộng thêm thời gian khoảng bảo vệ (tguard) tạo thnh các gói tín
hiệu COFDM. Mỗi phần tử trong gói tín hiệu COFDM l một sóng mang điều
chế có giá trị biên độ v pha tơng ứng với một symbol điều chế. Mỗi sóng
mang ny có thể biểu diễn dới dạng hm phức nh sau:
fsc (t ) = A C (t ).e j[c + c (t )]

(5.12)

Trong đó Ac(t) v c(t) l biên độ v pha của sóng mang điều chế số,
mang một giá trị symbol của QPSK hoặc QAM. COFDM bao gồm n sóng
mang. Vì thế tín hiệu hm phức trong COFDM đợc viết nh sau:
S s (t ) =
m

1
N

N

A n (t ).e

[

j n + n (t )

]

(5.13)

n =1

n = 0 + n

Trong đó An(t) v n(t) l giá trị biên độ v pha của sóng mang n.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

93


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

Nếu tín hiệu lấy mẫu biên tăng (over sampling) các sóng mang, sử dụng
tần số lấy mẫu f = 1 . Tín hiệu COFDM đợc viết lại:
T
S s (KT ) = N1

N

A n (t ).e

[

j ( o + n) KT + n

]

(5.14)

n =1

f

Hình 5.17 Phổ của tín hiệu COFDM

Để đơn giản: 0 = 0; khi đó hm trên sẽ l:
S s (KT ) = N1

N

A n (t ).e

[

j nKT + n

]

(5.15)

n =1

Phổ tín hiệu COFDM bao gồm N sóng mang kề sát nhau có biên độ v
pha khác nhau đợc minh hoạ ở hình 5.17.
5.2.2.2 Đặc điểm của OFDM

- Khả năng thích ứng với hiệu ứng truyền đa đờng l một trong các đặc
tính u việt của phơng pháp OFDM. Đặc tính của kênh truyền sóng đa đờng
có dạng nh trên hình 5.18, trong đó có tồn tại khe pha đinh chọn lọc tần số
xuất hiện nh một biến ngẫu nhiên. Trên thực tế khe pha đinh có thể lm gián
đoạn một số sóng mang v gây một số symbol lỗi. Nhng do việc chèn xen kẽ
v sử dụng mã sửa sai, các symbol lỗi có thể sửa đợc dễ dng.
Trong miền thời gian, tín hiệu do phản xạ từ các chớng ngại vật sẽ đến
máy thu trong trễ trong vòng hng chục s. Do đó, nếu chu kỳ tín hiệu số trên
sóng mang di hơn khoảng thời gian trễ nói trên thì tiếng vọng từ các symbol

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

94


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

trớc sẽ tắt trong một phần nhỏ của symbol đang xét. Điều ny hon ton có
thể thực hiện đợc vì hệ thống OFDM thực hiện việc chuyển từ truyền nối tiếp
sang truyền song song nên cho phép kéo di symbol ứng với mỗi sóng mang
phụ lên N lần.

Biên độ

Hình 5.18 Đáp ứng tần số kênh đa đờng

Ngoi ra, để ổn định sóng mang thì khoảng thời gian bảo vệ Tguard (lên tới
10 ữ 25 % thời gian truyền tín hiệu) đợc chèn thêm vo trớc khoảng thời
gian symbol tích cực l TU. Do có thêm khoảng thời gian bảo vệ ny m tại
máy thu các tiếng vọng không đợc bộ giải điều chế xử lý khi chúng nằm
trong khoảng bảo vệ.
Một u điểm khác khi chèn thêm khoảng bảo vệ Tguard vo symbol
COFDM lm cho hệ thống truyền hình số DVB-T cho phép hoạt động với
mạng đơn tần SFN (Single Frequency Network). Các máy phát DVB-T có
cùng chung nguồn dữ liệu của tín hiệu đầu vo có thể hoạt động trong cùng
một kênh tần số với một khoảng cách thích hợp.
Việc tăng khoảng bảo vệ để giúp cho máy thu có thể thu sóng vô tuyến
cao tần RF (Radio Frequency) từ nhiều đờng sóng phản xạ có độ trễ lớn.
Nhng ngợc lại hiệu suất truyền dữ liệu bit sẽ giảm vì khoảng thời gian đó
không đợc truyền dữ liệu. Hiệu suất truyền tải dữ liệu khi chèn thêm khoảng
bảo vệ nh sau:
=

TU
TU + Tg

(5.16)

trong đó : hiệu suất truyền tải dữ liệu
TU : thời gian của symbol tích cực
Tg : Khoảng thời gian bảo vệ
Hệ thống DVB-T cho phép lựa chọn khoảng bảo vệ Tg theo các tỷ lệ
1/4, 1/8, 1/16, hoặc 1/32 của TU. Tác dụng của khoảng bảo vệ trong miền thời

gian với tín hiệu phản xạ nhiều đờng đợc trình by trong hình 5.19. Để đơn
giản, ta giả định giá trị dữ liệu đầu vo chỉ có một trạng thái không đổi (nghĩa

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

95


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

l ton bộ giá trị bit l 1 hoặc 0). Tín hiệu biên độ v pha trên sóng mang phụ
không đổi.

SOFDM(t)

Main signal

Echo 1

Echo 2

Co-channel

Received signal
after gain
correction

Tg

TU
TS

Hình 5.19 Tín hiệu phản xạ trong khoảng bảo vệ

Để tạo nên tín hiệu truyền đa sóng mang COFDM, với quan hệ giữa
symbol miền thời gian sang miền tần số, bằng phép toán biến đổi nhanh
Fourier. Một tín hiệu đợc phát đi chỉ l tín hiệu hm cosin tuần hon.
Khi sóng vô tuyến lan truyền tạo ra nhiều đờng truyền. Tại một điểm
thu xác định, máy thu nhận đợc tín hiệu từ nhiều đờng, do sóng truyền
thẳng v sóng phản xạ. Tín hiệu phản xạ có cùng dạng với tín hiệu chính
(truyền thẳng) nhng bị dịch pha v biên độ có suy giảm. Ngoi ra còn có tín
hiệu nhận đợc từ một máy phát khác, phát đi trên cùng kênh sóng vô tuyến,
có cùng chung nguồn dữ liệu đầu vo.Tại máy thu, tín hiệu thu đợc sẽ l tín
hiệu tổng hợp bao gồm tín hiệu sóng truyền thẳng, tín hiệu sóng phản xạ v
tín hiệu từ một máy phát khác cùng kênh tần số. Do có sự tổng hợp biên độ v
pha của các sóng v biến các sóng phản xạ không có ích thnh sóng có ích,
nên sóng thu nhận tổng hợp sẽ đợc ổn định theo sau khoảng thời gian
symbol tích cực TU.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

96


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

- Hệ thống OFDM còn có khả năng chịu đựng nhiễu băng hẹp. Nếu trong
phạm vi phủ sóng có tồn tại nguồn nhiễu băng hẹp rơi vo kênh tần hoạt động
của hệ thống OFDM thì hệ thống có thể chấp nhận không truyền một số sóng
mang bằng cách đặt biên độ các sóng mang đó bằng 0. Tình trạng ny cũng
tơng tự nh trờng hợp một số sóng mang bị suy giảm do tác động của pha
đing chọn lọc tần số. Khi đó chính hệ thống OFDM cũng giảm thiểu đợc việc
gây nhiễu đến hệ thống đợc xem l nguồn nhiễu kia. Khả năng ny rất có ý
nghĩa khi trong vùng phủ sóng có tồn tại cả kênh truyền hình tơng tự v
truyền hình số. Khi đó các sóng mang phụ của hệ thống OFDM trùng với các
sóng mang hình, sóng mang tiếng, sóng mang mu của kênh truyền hình
tơng tự sẽ đợc "tắt" đi , u tiên cho truyền hình tơng tự vì khả năng chịu
can nhiễu của truyền hình tơng tự tại các tần số ny rất kém.

5.3 Tổ chức kênh trong OFDM

5.3.1 Phân chia kênh

Hệ thống COFDM thực hiện việc phân chia kênh truyền dẫn trong cả
miền thời gian v miền tần số, kênh tần số đợc tạo bởi các băng tần phụ v
các đoạn thời gian liên tiếp. Hình 5.20 mô tả sự phân kênh của COFDM.

time
RF
Channel
bandwidth
frequency
sub-band

time
segment

frequency

Hình 5.20 Phân chia kênh trong COFDM

5.3.2 Các sóng mang phụ

Trong mỗi symbol OFDM (ứng với mỗi time-segment), mỗi dải tần phụ
có một sóng mang phụ. Các sóng mang phụ đợc xắp xếp trực giao nhau,
khoảng cách giữa các sóng mang phụ bằng nghịch đảo của một chu kỳ
symbol. Hình 5.21 biểu diễn sự xắp xếp của các sóng mang phụ.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

97


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

time

OFDM
symbol
frequecy

Hình 5.21 Xắp xếp các sóng mang phụ

5.3.3 Chèn khoảng bảo vệ

Do có tiếng vọng (Echoes) gây nên bởi hiệu ứng truyền đa đờng, nên
phần đầu mỗi symbol sẽ bị nhiễu bởi symbol trớc đó. OFDM khắc phục điều
ny bằng cách chèn thêm một khoảng bảo vệ trớc mỗi symbol nh trên hình
5.22.
Gu
a rd In te
rva
ua
terv
al
du
ra tion
uration

U se
fu l s y
m bo
s efu
ym
oll
du
ra tion
ura
tio n

tim e

O FDM
s ym b o l

fre q u en cy

Hình 5.22 Chèn khoảng bảo vệ

Trong khoảng bảo vệ máy thu sẽ bỏ qua m không xử lý tín hiệu. Tuy nhiên,
việc chèn thêm khoảng phải trả giá bằng sự giảm dung lợng truyền dẫn.

5.3.4 Đồng bộ kênh truyền

Trong trình giải điều chế, máy thu phải lấy mẫu chính xác tín hiệu trong
khoảng thời gian hữu ích của symbol OFDM. Do vậy một cửa sổ thời gian sẽ
đợc ấn định trong khoảng thời gian đó.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

98


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

Hệ thống DVB-T sử dụng các sóng mang phụ "pilot" trải đều trong kênh
truyền dẫn, đóng vai trò l các điểm đánh dấu đồng bộ (Synchronisation
Markers) nh trên hình 5.23. Tín hiệu pilot đợc sử dụng để đồng bộ khung,
đồng bộ tần số, đồng bộ thời gian, đánh giá kênh truyền, nhân dạng mode
truyền.
Các sóng mang Pilot đợc xác định tại các vị trí cố định trong mỗi
symbol OFDM v có số lợng l 45 Pilot carriers cho mode 2K v 177 Pilot
carriers cho mode 8K.Vị trí v số lợng sóng mang Pilot trong một chu kỳ

symbol đối với mode 2K hoặc 8K đợc cho ở bảng 5.3.

OFDM Frame
(68 OFDM symbols)

time

FFT
time windows
for receivers
frequency

Hình 5.23 Các sóng mang đồng bộ

Tín hiệu Pilot đợc điều chế bởi chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS (Pseudo
Random Binary Sequence). Chuỗi ny cho phép khống chế pha ban đầu của
tín hiệu tham số truyền TPS. Bộ phát PRBS hoạt động theo đa thức:
G(x) = x11 + x2 + 1.
Sự phân chia kênh, mã hoá dữ liệu, chèn khoảng bảo vệ v các sóng
mang đồng bộ tạo ra các đặc tính cơ sở của phơng pháp điều chế COFDM.
các đặc tính nay lm giảm khả năng truyền tải của kênh hay l tốc độ bit hiệu
dụng. Tuy nhiên, chúng tạo ra khả năng lựa chọn hợp lý giữa khả năng chống
lỗi v dung lợng kênh.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

99


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T
Bảng 5.3 Vị trí các sóng mang pilot

Mode 2K

Mode 8K

45 Pilot carriers

177 Pilot carriers

0

48

54

87

141

0

48

54

87

141

156

192

201

255

156

192

201

255

279

279

282

333

432

450

483

525

531

618

282

233

432

450

483

636

714

759

765

780

804

873

888

918

525

531

618

636

714

939

942

969

984

1050

1101

1107

1110

1137

759

765

780

804

873

1140

1146

1206

1269

1323

1377

1491

1683

1704

888

918

939

942

969

1752

1758

1791

1845

1860

1896

1905

1959

1983

984

1050

1101

1107

1110

1986

2027

2136

2154

2187

2229

2235

2322

2340

1137

1140

1146

1206

1269

2481

2463

2469

2484

2508

2577

2592

2622

2643

1323

1377

1491

1683

1704

2646

2673

2688

2754

2805

2811

2814

2841

2844

2850

2910

2973

3027

3081

3195

3387

3408

3456

3462

3495

3549

3564

3600

3609

3663

3687

3690

3741

3840

3858

3891

3933

3939

4062

4044

4122

4167

4173

4188

4212

4281

4296

4326

4347

4350

4377

4392

4458

4509

4515

4518

4545

4548

4554

4614

4677

4731

4785

4899

5091

5112

5160

5166

5199

5253

5268

5304

5313

5367

5391

5394

5445

5544

5562

5595

5637

5643

5730

5748

5862

5871

5877

5892

5916

5985

6000

6030

6051

6054

6081

6096

6162

6213

6219

6222

6249

6252

6258

6318

6381

6435

6489

6603

6795

6816

Vị trí sóng mang Pilot

Vị trí sóng mang Pilot

5.3.5 Tín hiệu tham số truyền TPS

Tín hiệu tham số truyền TPS (Transmision Parameter Signalling) phát đi
mang những thông tin báo hiệu cho máy thu biết:
Loại điều chế QAM hoặc QPSK.
Kiểu truyền không phân cấp hoặc phân cấp.
Khoảng bảo vệ Tguard
Tốc độ mã Inner Code Rate.
Truyền theo mode 2K hoặc 8K
Số frame trong một superframe.
Tín hiệu tham số truyền đợc phát song song trên 17 sóng mang TPS
(TPS carier) cho mode 2K v 68 sóng mang TPS cho mode 8K. Ví trí các
sóng mang TPS đợc cho ở bảng 5.4.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

100


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T
Bảng 5.4 Vị trí các sóng mang TPS
Vị trí các sóng mang TPS

Mode 2K

Mode 8K

34 50 209 346 413 569

34 50 209 346 413 569 595 688 790 901 1073 1219 1262 1286 1469 1594

595 688 790 901 1073

1687 1738 1754 1913 1050 2117 2273 2299 2392 2494 2605 2777 2923 2966

1219 1262 1286 1469

2990 3173 3298 3391 3442 3458 3617 3754 3821 3977 4003 4096 4198 4309

1594 1687

4481 4627 4670 4694 4877 5002 5095 5146 5162 5321 5458 5525 5681 5707
5800 5902 6013 6185 6331 6374 6398 6581 6706 6799

Trong một khung OFDM, dữ liệu TPS đợc xác định qua 68 symbol
OFDM liên tiếp, mỗi symbol OFDM mang một bit TPS. Mỗi khối TPS (tơng
ứng với một khung OFDM) bao gồm 68 bit có vai trò nh sau:
- 1 bit bắt đầu;

- 16 bit đồng bộ;
- 37 bit thông tin;
- 14 bit mã sửa sai.
Trong 37 bit thông tin có 23 bit đợc sử dụng. 23 bit còn lại dự trữ v
đợc đặt ở giá trị 0. Định dạng v nội dung thông tin TPS đợc nêu cụ thể
trong bảng 5.5.
Bảng 5.5 Định dạng v nội dung tín hiệu TPS
Bit và chức năng
S0: Bit mở đầu
S1 - S16: Từ mã đồng bộ

S23, S24: Chỉ số khung OFDM
S25, S26: Constellation
S27, S28, S29: Thông tin phân cấp
S30, S31, S32: Tốc độ mã của dòng HP
S33, S34, S35: Tốc độ mã của dòng LP
S36, S37: chỉ thị tốc độ mã
S38, S39: chỉ thị mode truyền
S40 - S53: Dự trữ
S54 - S67: mã chống nhiễu

Định dạng và chỉ thị

0011010111101110 hoặc
1100101000010001
00 - khung số 1 ; 01 - khung số 2
10 - khung số 3 ; 11 - khung số 4
00: QPSK; 01: 16-QAM; 10: 64-QAM
11: Dự trữ
000: không phân cấp; 001: = 1

010: = 2; 011: = 4; 1xx: dự trữ
000: 1/2; 001: 2/3; 010: 3/4; 011: 5/6
100: 7/8; 101, 110, 111: dự trữ
000: 1/2; 001: 2/3; 010: 3/4; 011: 5/6
100: 7/8; 101, 110, 111: dự trữ
00: 1/32; 01: 1/16; 10: 1/8; 11: 1/4
00: mode 2K ; 01: mode 8K; 1x: dự trữ
Đặt tất cả bằng 0
Mã BCH

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

101


đồ án tốt nghiệp

truyền hình số mặt đát DVB - T

5.3.5 Cấu trúc khung OFDM

Trong hệ thống DVB-T, tín hiệu phát đi đợc tổ chức theo các khung
(frame). Mỗi khung có chu kỳ khung TF bao gồm 68 symbol OFDM. Cứ 4
khung tạo lên 1 siêu khung. Mỗi symbol OFDM đợc tạo bởi K = 6817 sóng
mang phụ trong mode 8K v K = 1705 sóng mang phụ trong mode 2K v
đợc truyền đi trong thời gian TS. Nó gồm 2 khoảng thời gian : thời gian hiệu
dụng để truyền đi tin tức symbol TU v khoảng thời gian bảo vệ Tg. Các
symbol trong khung OFDM đợc đánh số (k) từ 0 đến 67, chúng chứa đựng
các dữ liệu v thông tin chuẩn bao gồm tín hiệu pilot v tín hiệu tham số
truyền TPS (nh đã phân tích ở trên).

Các sóng mang đợc đánh số bởi k [Kmin; Kmax] trong đó Kmin= 0 v
Kmax = 1074 đối với mode 2K v 6816 đối với mode 8K. Các thông số khác
đợc nêu chi tiết trong bảng 5.6.

Bảng 5.6 Các thông số OFDM trong DVB-T
Thông số

Mode 8K

Mode 2K

6817

1705

Kmin

0

0

Kmax

6816

1704

896 s

224s

Khoảng cách sóng mang
1/TU

1116 Hz

4464 Hz

Khoảng cách Kmin v
KMax (K-1)/TU

7,61

7,61

Số sóng mang (K)

Thời gian hiệu dụng TU

Khoảng bảo vệ Tg/TU
Thời gian khoảng bảo vệ.
Chu kỳ symbol
TS= Tg + TU

1/4

1/8

1/16

1/32

1/4

1/8

1/16

1/32

224 s

112 s

56 s

26 s

56 s

28 s

14 s

7 s

1120 s

1008 s

952 s

924 s

280 s

252 s

238 s

231 s

Hình 5.24 minh họa cấu trúc khung OFDM, vị trí tín hiệu sóng mang
Pilot (Pilot carriers) cho mode 2K v mode 8K. Mỗi hng l một symbol
OFDM bao gồm 1705 sóng mang cho mode 2K v 6817 sóng mang cho mode
8K. Khung OFDM đợc tạo thnh từ 68 symbol OFDM liên tiếp.

Sinh viên Lê Thị Thanh Bình lớp N3 K40 Điện tử viễn thông

102