Công nghệ Điện tử Viễn thông Phân tích một số yếu tố cơ bản tạo nên tính ưu việt của tiêu chuẩn truyền hình số DVBT2 so với DVBT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

PHẠM VĂN HIỂN

PHÂN TÍCH MỘT SỐ YẾU TỐ CƠ BẢN TẠO NÊN
TÍNH ƢU VIỆT CỦA TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH
SỐ DVB-T2 SO VỚI DVB-T

NGÀNH

Tôi xin cam đoan nội dung của luận văn “Phân tích một số yếu tố cơ bản tạo
nên tính ưu việt của tiêu chuẩn Truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai (DVB-T2) so
với DVB-T” là sản phẩm do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Ngô Thái Trị.
Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày hoặc là của cá
nhân hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo
đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy
định cho lời cam đoan của mình.
.
Hà Nội, ngày 01 tháng 10 năm 2014

TÁC GIẢ

: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG

CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ

LỜI CAM ĐOAN

: 60520203

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGÔ THÁI TRỊ

HÀ NỘI – 2014

Phạm Văn Hiển


LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các các thầy cô giáo
trong Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà
Nội đã giúp đỡ tận tình và chu đáo để tôi có môi trường tốt học tập và nghiên cứu.

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Ngô Thái Trị
người trực tiếp đã hướng dẫn, chỉ bảo tôi tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu và
hoàn thiện luận văn này.
Một lần nữa tôi xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô giáo, bạn bè,
đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong thời gian vừa qua. Tôi xin kính chúc các thầy cô
giáo, các anh chị và các bạn mạnh khỏe và hạnh phúc.

CHƢƠNG I TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU

ÂU (DVB-T) ...............................................................................................................3
1.1

Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ETSIEN 300744 ..............................3

1.1.1 Phạm vi của tiêu chuẩn ............................................................................3
1.1.2 Nội dung chính của tiêu chuẩn.................................................................3
1.2 Thực hiện bằng cách sử dụng COFDM ........................................................9
1.3 Ghép đa tần trực giao OFDM ........................................................................9
1.3.1 Nguyên lý OFDM:.....................................................................................9

Hà Nội, ngày 01 tháng 10 năm 2014

1.3.2 Số lượng sóng mang ................................................................................10
1.3.3. Đặc tính trực giao và việc sử dụng DFT/FFT .....................................12
1.3.4 Tổ chức kênh trong OFDM.....................................................................15

TÁC GIẢ

1.3.5. Phương thức mang dữ liệu trong COFDM...........................................19
1.4. Mã hóa kênh trong DVB-T..........................................................................20
1.4.1. Mã hóa phân tán năng lượng ................................................................21
1.4.2. Mã ngoại (outer coding) .........................................................................22
1.4.3. Ghép xen ngoại (outer interleaving) ......................................................22

Phạm Văn Hiển

1.4.4.Mã hoá nội (inner coding).......................................................................24
1.4.5.Ghép xen nội ............................................................................................26
1.5 .Một số khả năng ƣu việt của DVB-T ..........................................................31

1.5.1 Điều chế phân cấp ..................................................................................32
1.5.2. Mạng đơn tần SFN .................................................................................37
1.6. Kết luận chƣơng I .........................................................................................40
CHƢƠNG II. TỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 ..........41
2.1. Những ƣu điểm cơ bản của tiêu chuẩn DVB-T2: ......................................41
2.2. Mô hình cấu trúc của hệ thống DVB-T2: ...................................................42
2.3. Một số tính năng mở rộng của DVB-T2 .....................................................44
2.3.1. Các thông số mở rộng của DVB-T2: ......................................................44


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

2.3.2. Giải pháp kỹ thuật cơ bản trong DVB-T2 : ............................................44
2.4. Kết luận chƣơng II .......................................................................................59

Advanced Television System Commitee

CHƢƠNG III: PHÂN TÍCH MỘT SỐ YẾU TỐ CƠ BẢN TẠO NÊN TÍNH

ATSC

Uỷ banConstellation
hệ thống truyền
hình mới
(củarộng
Mỹ)chòm sao tích cực (dùng
Active
Extension
- mở

ƢU VIỆT CỦA DVB-T2 SO VỚI DVB-T ............................................................61

ACE
BPSK

trong DVB-T2)
Binary
Phase Shift Keying - Khoá dịch pha hai mức

BCH

bose-chaudhuri -hocquenghem

3.1. Kích thƣớc FFT .............................................................................................61
3.1.1 Các thông số mở rộng FFT......................................................................61
3.1.2. Kết quả đo kiểm thực tế. ..........................................................................63

Consultative Committee on International Telegraph and Telephon
CCIR

Uỷ ban tư vấnCommittee
điện thoại on
và International
điện báo quốcRadio
tế
Consultative

3.2. Mở rộng băng thông .....................................................................................64

CCITT

Uỷ banEuropéen
tư vấn vô de
tuyến
quốc tế
Comté
Normalisation
ELECtrotechnique

3.3. Pilot tán xạ .....................................................................................................66

CENELEC Coded
Uỷ banOrthogonal
tiêu chuẩn kỹ
thuật điện
tử ChâuMultiplexing
âu
Frequency
Division

3.4. Khoảng bảo vệ - GI. ......................................................................................67
3.4.1. Các chế độ điều chế và khoảng bảo vệ - GI. ..........................................67
3.4.2. Kết quả đo kiểm thực tế. ..........................................................................72
3.5. Chòm sao xoay. .............................................................................................74

COFDM

Ghép đa tần
trực giao
có mã Format

Common
Source
Intermediate

CSIF
DCT

Định dạng
trungTransform
gian cho nguồn
chung
Discrete
Cosine
- Chuyển
đổi(dùng
cosin trong
rời rạcchuẩn Mpeg)

DFT

Discrete Fourier Transform - Chuyển đổi Fourier rời rạc

DPCM

Differential Pulse Code Modulation - Điều chế xung mã vi sai

3.5.1 Một số thông số chòm sao xoay. ..............................................................74
3.5.2 Kết quả đo kiểm. .......................................................................................76
3.6 Kết luận chƣơng III .......................................................................................81
KẾT LUẬN CHUNG ..............................................................................................82

TÀI LIỆU THAM KHẢO. .....................................................................................83

Differential Quadratue Phase Shift Keying
DQPSK

Khoá dịch
pha vi sai
bốn mứcBroadcasting
Digital
Terrestrial
Television

DTTB
DVB

Truyền Video
dẫn truyền
hình số mặt
đất bá truyền hình số
Digital
Broadcasting
- Quảng

DVB-C

DVB – Cable - Truyền dẫn truyền hình số qua cáp

DVB-S

DVB – Satellite - Truyền dẫn truyền hình số qua vệ tinh

DVB-T

DVB – Terrestrial - Truyền dẫn truyền hình số mặt đất
European Telecommunications Standards Institute

ETSI
ES

Viện tiêu
chuẩn
viễn thôngStream)
Châu âu
dòng
cơ bản
(Elementary

FEC

Forward Error Correction - Hiệu chỉnh lỗi trước

FFT

Fast Fourier Transform - Chuyển đổi Fourier nhanh

FSK

Frequency Shift Keying - Khoá dịch tần

GOP

Group Of Pictures - Nhóm ảnh (trong Mpeg)

HDTV

High Definition TeleVision - Truyền hình phân giải cao

I

In-phase - Đồng pha (dùng trong QAM)

Q

Quadrature phase - Vuông pha (dùng trong QAM)


IDFT

Inverse DFT -DFT ngược

DANH MỤC CÁC BẢNG

International Electrotechnical Commission (part of the ISO)
IEC
IFFT

Uỷ ban FFT
kỹ thuật
điện
tử quốc tế

Inverse
- FFT
ngược
Intergeted Services Digital Broadcasting – Terrestrial

ISDB-T
ISO

Bảng 1.1: Sơ đồ puncturing và dãy được truyền sau khi biến đổi nối tiếp
song song. ..........................................................................................................25

Hệ thống truyền
hình số
mặt đất sử dụng
mạngtiêu
đa dịch
vụquốc
(Nhật)
International
Standard
Organization
- Tổ chức
chuẩn
tế
International Telecommunication Union

Bảng 1.2: Hoán vị các bit theo mode 2k ..........................................................31

ITU
LP

Liên minh
viễn
tế bít ưu tiên thấp
Low
Priority
bitthông
streamquốc
- Dòng

Bảng 2.1: Ví dụ so sánh DVB-T2 với DVB-T tại Anh .....................................42

PLP

Physical Layer Pipes - ống lớp vật lý (dùng trong DVB-T2)
Low Density Parity Check- kiểm tra cường độ ưu tiên thấp (dùng

Bảng 2.2: Ví dụ về cấu hình DVB-T2 được ghép bởi 3 ống lớp vật lý ...........48

LDPC
MB

trong DVB-T2)
Macro
Block - Khối macro (dùng trong MPEG-2)

ML

Main Level (dùng trong MPEG-2)

MP

Main Profile (dùng trong MPEG-2)

MPEG

Moving Pictures Experts Group

Bảng 3.3: Tăng lưu lượng dữ liệu kênh truyền tương ứng với các chế độ

MISO

Nhóm chuyên
nghiên
cứu về- tiêu
chuẩnphát,
hìnhmột
ảnhanten
động thu
(Multiple
Input,giaSingle
Output)
đa anten

sóng mang mở rộng ...........................................................................................65

Orthogonal Frequency Division Multiplexing
OFDM
OOK

Bảng 3.1: Thông số kích thước FFT trong DVB-T2 / 8MHz .........................61
Bảng 3.2: Các thông số đo với FFT thay đổi 8K và 16K .................................64

Bảng 3.4 : Các dạng pilot tán xạ [tham khảo theo TS 102 831] ........................67

Ghép đa tần trực- giao
On-Off-Keying
Khoá tắt mở
Phase Alternating Line

Bảng 3.5: Độ dài khoảng bảo vệ trong DVB-T2 (kênh 8Mhz) .......................69

PAL
QAM

Quadrature Amplitude Modulation - Điều chế biên độ vuông góc

Bảng 3.6: Tốc độ bit cực đại và cấu hình trong kênh 8MHz,32k,1/128,PP7 71

QPSK

Hệ truyền hình
PAL
(pha -thay
đổidịch
theopha
dòng
quét)góc
Quadratue
Phasemàu

Shift
Keying
Khoá
vuông

RS

Reed-Solomon

SDTV

Standard Definition TeleVision - Truyền hình phân giải tiêu chuẩn

SFN

Single Frequency Network - Mạng đơn tần số

TS

Transport Stream - Luồng truyền tải

TR

Tone Reservation - hạn chế âm sắc

UHF

Ultra-High Frequency

VHF

Very-High Frequency

VLC

Variable Length Coding - Mã có độ dài thay đổi

VSB

Vestigial sideband - Biên tần cụt

Bảng 3.7 : Kết quả đo kiểm khi FFT: 32K thay đổi GI ...................................73
Bảng 3.8 : Kết quả đo kiểm khi FFT: 16K thay đổi GI ...................................73
Bảng 3.9: Giá trị của góc xoay .........................................................................76
Bảng 3.10: Các thông số đo khi chưa xoay chòm sao .....................................78
Bảng 3.11: Các thông số đo khi chưa xoay chòm sao .....................................80


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.2: Mô hình hệ thống của DVB-T2 .......................................................45
Hình 2.3: Vai trò T2-Gateway...........................................................................46

Hình 1.1: Sơ đồ khối chức năng hệ thống phát hình số mặt đất. .....................5

Hình 2.4: Các Ống lớp vật lý ............................................................................48

Hình 1.2: Hiện tượng trễ gây xuyên nhiễu giữa các symbol .........................11

Hình 2.5: Khung T2 với chế độ M-PLP ...........................................................50

Hình 1.3: Chèn thêm khoảng bảo vệ ..............................................................13

Hình 2.6: DVB-T2 với chế độ M-PLP cho nhiều dịch vụ khác nhau ............50

Hình 1.4: Chèn thêm các scattered pilot ..........................................................15

Hình 2.7: Mật độ phổ công suất đối với mode 2K và 32K ...............................52

Hình 1.5: Phân chia kênh .................................................................................16

Hình 2.8: Mô hình MISO .................................................................................53

Hình 1.6: Ví dụ về đáp ứng kênh thay đổi theo thời gian với hai đường trễ,

Hình 2.9: Mẫu hình Pilot phân tán đối với DVB-T(trái) và DVB-T2(phải) ..54

mỗi cái có một độ dịch tần Doppler khác nhau, cùng với đường tín hiệu

Hình 2.10: Đồ thị chòm sao 256-QAM ............................................................54

chính. Trục z miêu tả đáp ứng kênh. ................................................................16

Hình 2.11: Chòm sao 16-QAM xoay ................................................................55

Hình 1.7: Chèn các sóng mạng phụ .................................................................17

Hình 2.12: Hiệu quả của chòm sao xoay so với không xoay ..........................55

Hình 1.8: Chèn khoảng bảo vệ .........................................................................17

Hình 2.13: Tráo tế bào ......................................................................................57

Hình 1.9: Dạng tín hiệu minh họa khi có khoảng bảo về. ..............................18

Hình 2.14: Tráo thời gian .................................................................................59

Hình 1.10: Các sóng mạng đồng bộ. ................................................................18

Hình 3.1: Mối liên hệ giữa kích thước FFT và GI ..........................................62

Hình 1.11: Thực hiện mapping dữ liệu lên các symbol ..................................19

Hình 3.2: Phổ tín hiệu DVB-T2 lý thuyết với khoảng bảo vệ - GI=1/8 (kênh

Hình 1.12: Chòm sao cơ sở của DVB-T ...........................................................20

8Mhz với chế độ sóng mang mở rộng 8K, 16K, 32K) .....................................65

Hình 1.13: Sơ dồ miêu tả nguyên lý ngẫu nhiên, ............................................21

Hình 3.3: Đồ thị chòm sao 256-QAM ..............................................................68

giải ngẫu nhiên chuỗi số liệu............................................................................21

Hình 3.4: GI biểu diễn theo miền thời gian ....................................................70

Hình 1.14: Sơ đồ nguyên lý của bộ ghép và tách ngoại .................................23

Hình 3.5: Tốc độ bit cực đại với các chế độ Khoảng bảo vệ khác nhau .........72

Hình 1.15: Các bước trong quá trình ngẫu nhiên, mã ngoại, ghép ngoại (n =

Hình 3.6: Biểu đồ chòm sao của điều chế 16-QAM ........................................74

2,3,..8) .................................................................................................................24

Hình 3.7: Biểu đồ chòm sao xoay của điều chế 16-QAM ...............................75

Hình 1.16: Sơ đồ thực hiện mã chập tốc độ 1/2 ..............................................25

Hình 3.8: Cơ sở của bộ điều chế mã hóa xen bit với trễ và ánh xạ xoay .......76

Hình 1.17 Sơ đồ thực hiện việc ghép nội và mapping theo mô hình không

Hình 3.9: Chòm sao khi chưa xoay ..................................................................77

phân cấp và mapping theo mô hình phân cấp .................................................29

Hình 3.10: Chòm sao khi đã xoay ....................................................................79

Hình 1.19: Chòm sao phân cấp DVB-T ...........................................................33
Hình 1.20: Sơ đồ phủ sóng tượng trưng sử dụng điều chế phân cấp. ..........35
Hình 1.21: Đồng bộ miền tần số .......................................................................38
Hình 1.22: Đồng bộ về mặt thời gian. ..............................................................39
Hình 2.1: Mô hình cấu trúc DVB-T2 ...............................................................43


MỞ ĐẦU
Với sự phát triển của kinh tế và khoa học kỹ thuật, các nghành công nghệ

trong đó có công nghệ điện tử viễn thông đã có sự phát triển vượt bậc trong ba thập
kỷ vừa qua đem lại nhiều thành tựu phát minh ứng dụng trong sản xuất, trong đời
sống xã hội. Công nghệ truyền hình là một bộ phận quan trọng trong lĩnh vực điện

Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu, được sự hướng dẫn khoa học tận
tình của TS.Ngô Thái Trị, luận văn đã được hoàn thành.Do thời gian có hạn, trình
độ bản thân còn hạn chế, thêm vào đó luận văn của em là vấn đề tương đối mới nên
không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong được sự đóng góp của các thầy, các
cô cùng các bạn.

tử viễn thông, nó có những ứng dụng rộng rãi to lớn trong phát triển văn hóa đời
sống tinh thần xã hội. Trong hơn một thập kỷ qua chúng ta đã chứng kiến sự
chuyển đổi mạnh mẽ của công nghệ truyền hình từ phương thức tương tự xang
công nghệ số. Ở Việt Nam quá trình chuyển đổi này thực sự ngoạn mục với sự phổ
cập từng bước trong lĩnh vực truyền hình quảng bá và truyền hình trả tiền. Từ đầu
những năm 90 cho đến nay nghành truyền hình đã ứng dụng các thành tựu về công
nghệ truyền hình số trong truyền dẫn vệ tinh, phát triển mạng truyền hình cáp và
phổ cập hệ thống truyền hình số mặt đất.
Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền hình, chuẩn truyền hình số
DVB-T là chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất đã được triển khai thành công,
được nhiều nước chấp nhận. Tuy nhiên, từ sau sự ra đời của chuẩn DVB-T thì các
nghiên cứu về kỹ thuật truyền dẫn vẫn tiếp tục được triển khai . Mặt khác, nhu cầu
về phổ tần cao càng khiến cho việc gia tăng hiệu quả sử dụng phổ tần lên mức tối
đa càng cấp thiết. Từ đó đã phát triển lên chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2
là DVB-T2.
Chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2 với rất nhiều ưu điểm vượt trội so với
DVB-T mà ở đó có rất nhiều thông số để mỗi nhà mạng có thể lựa chọn tùy vào
mục tiêu của mình cũng như địa hình, địa điểm khác nhau. Đó là lý do em chọn đề
tài: “Phân tích các nhân tố cơ bản tạo nên tính ưu việt của tiêu chuẩn Truyền
hình số mặt đất thế hệ thứ hai (DVB-T2) so với DVB-T”

Bố cục luận văn bao gồm ba chương, trong chương I: Truyền hình số mặt
đất theo tiêu chuẩn DVB-T, trong chương II: Trình bày một số nội dung chính của
tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2. Chương III: Một số yếu tố cơ bản tạo
nên tính ưu việt của DVB-T2 so với DVB-T

1

2


CHƢƠNG I
TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU (DVB-T)
1.1 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ETSIEN 300744
Tiêu chuẩn phát thanh truyền hình số mặt đất ETSI EN 300744 được Uỷ
ban kỹ thuật phát thanh truyền hình Châu Âu JTC nghiên cứu và đề xuất. Tiêu
chuẩn này đã được Dự án truyền hình số Châu Âu (DVB project) thông qua ngày
11 tháng 6 năm 1999, công bố và ngày 30 tháng 9 năm 1999. Thành lập tháng 9
năm 1993, đến nay DVB đã có hơn 200 thành viên thuộc 30 nước trên thế giới,
nhiệm vụ của nó là thiết lập môi trường dịch vụ truyền hình số sử dụng tiêu chuẩn
nén MPEG-2.
JTC được thành lập năm 1990, là một tổ chức kết hợp của Uỷ ban phát
thanh truyền hình Châu Âu (EBU), Uỷ ban tiêu chuẩn kỹ thuật điện tử
Châu Âu (CENELEC) và Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI).
1.1.1 Phạm vi của tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn này mô tả hệ thống truyền dẫn cho truyền hình số mặt đất.
Nó xác định hệ thống điều chế, mã hoá kênh dùng cho các dịch vụ truyền hình số
mặt đất nhiều chương trình như: LDTV/SDTV/EDTV/HDTV.

Hệ thống tương thích trực tiếp với chuẩn nén tín hiệu video MPEG-2
ISO/IEC 13818.

Do hệ thống được thiết kế cho truyền hình số mặt đất hoạt động trong
băng tần UHF hiện có, nên đòi hỏi hệ thống phải có khả năng chống nhiễu tốt từ
các máy phát tương tự hoạt động cùng kênh hoặc kênh liền kề, đòi hỏi hệ thống
phải có hiệu suất sử dụng phổ tần cao băng tần UHF, điều này có thể đảm bảo
bằng việc sử dụng mạng đơn tần (SFN).
Hình 1.1 là sơ đồ khối của một hệ thống phát hình số mặt đất. Các tín
hiệu hình ảnh, âm thanh sẽ qua một loạt quá trình xử lý để cuối cùng tại đầu ra
anten cũng vẫn là tín hiệu cao tần phát đi nhưng những tính năng ưu việt của
truyền hình số mặt đất lại hoàn toàn được thể hiện trong các quá trình xử lý này.
Các khối nét đứt trên hình sẽ có khi cấu hình hệ thống dùng cho điều chế phân
cấp. Khối Splitter (bộ tách) phân chia dòng dữ liệu thành 2 luồng với những mức
ưu tiên khác nhau, tốc độ bit và tỷ lệ mã hóa khác nhau, có nghĩa là khả năng
chóng lỗi của từng dòng bit là khác nhau. Sơ đồ chung ta thấy một hệ thống máy
phát chủ yếu sẽ gồm phần điều chế OFDM và phần mã hoá sửa lỗi. Cụ thể chức
năng của các khối như sau:

- Tiêu chuẩn mô tả chung hệ thống cơ bản của truyền hình số mặt đất.
- Tiêu chuẩn xác định các yêu cầu chỉ tiêu chung, và các đặc điểm của hệ
thống cơ bản, mục đích để đạt được chất lượng dịch vụ.
- Tiêu chuẩn xác định tín hiệu được điều chế số để cho phép việc tương
thích giữa các phần thiết bị được sản xuất bởi các nhà sản xuất khác nhau. Đạt
được điều này bằng cách mô tả chi tiết tín hiệu xử lý ở phía các module, trong khi
đó thì việc xử lý ở các máy thu là để mở cho các giải pháp thực hiện khác nhau.
1.1.2 Nội dung chính của tiêu chuẩn
- Hệ thống được định nghĩa là một thiết bị gồm những khối chức năng, tín
hiệu đầu vào là dòng truyền tải MPEG-2 nhận được tại đầu ra của bộ ghép kênh
(Multiplexer), đầu ra là tín hiệu RF đi tới anten.

3

4


b. Khối mã hóa phân tán năng lượng và phối hợp ghép kênh.
Để đảm bảo cho việc truyền dẫn không có lỗi, dòng dữ liệu TS đến từ
khối nén sẽ được ngẫu nhiên hoá. Các gói dữ liệu này đầu tiên được nhận dạng bởi
chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS. Mục đích của quá trình này là phân tán năng lượng
trong phổ tín hiệu số và xác định số nhị phân thích hợp (loại bỏ các chuỗi dài
“0” và “1”), đồng thời đây cũng được xem là quá trình phối hợp để ghép kênh
truyền tải.
c. Khối mã ngoại và ghép xen ngoại (Outer encoder and interleaver)
Dòng dữ liệu sau khi đã được ngẫu nhiên hóa sẽ tiếp tục được xử lý tại
khối mã ngoại và ghép xen ngoại. Sở dĩ gọi là "ngoại" vì việc xử lý ở đây là theo
byte, còn mã nội và ghép xen nội là xử lý theo "bit". Bộ mã ngoại sử dụng mã
Reed- Solomon RS (204, 188, t=8) để mã hoá dữ liệu đã được ngẫu nhiên hoá
nhằm tạo ra các gói dữ liệu đã được bảo vệ lỗi. Do được mã hoá theo mã RS
(204,188, t=8) nên mỗi gói dữ liệu sẽ được thêm 16 bytes sửa lỗi và nó có khả
năng sửa tới 8 lỗi trong một gói. Việc ghép ngoại chính là ghép các byte với
một chu kỳ ghép qui định trước, thường độ sâu ghép là l=12. Đây cũng là việc
nhằm giảm tính phụ thuộc thống kê của lỗi.
d. Khối mã nội (inner encoder)
Đây là quá trình mã hoá tiếp theo nhưng việc mã sẽ chi tiết đến từng bit.
Thông số mã hóa ở đây chính là tỷ lệ mã hóa n/m (1/2, 2/3, 3/4...). Nghĩa là cứ m
bít truyền đi thì chỉ có n bit mang thông tin, các bit còn lại là để sửa lỗi.
e. Khối ghép xen nội (inner interleaver)
Hình 1.1: Sơ đồ khối chức năng hệ thống phát hình số mặt đất.
a. Phần ghép kênh và mã hóa nguồn dữ liệu MPEG-2
Các tín hiệu đầu vào gồm hình ảnh, âm thanh và các dữ liệu phụ sẽ được

Dữ liệu đến đây sẽ được tráo hoàn toàn theo từng bit, thông tin sẽ rất khác

so với ban đầu. Quá trình này để giảm thiểu lỗi đến mức tối đa.
f. Các khối điều chế tín hiệu (Mapper, Frame Adaptation, OFDM...)

số hóa nhờ khối ghép kênh và mã hóa nén MPEG-2. Đầu ra của khối này sẽ là

Đây là quá trình xử lý phức tạp nhất, nhưng về nguyên lý ta có thể hiểu

dòng truyền truyền tải MPEG-2 (dòng dữ liệu số) với một tốc độ bit nhất định

như sau: dữ liệu sau khi đã hoàn thành mã sửa lỗi sẽ được ánh xạ lên chòm sao

đưa vào máy phát. Đây là quá trình số hóa tín hiệu.

điều chế (khối mapper), và sau khi thêm các pilot đồng bộ, các dữ liệu sẽ được
đưa lên các sóng mang. Và tất nhiên là có rất nhiều sóng mang. Việc chèn thêm

5

6


các khoảng bảo vệ cũng sẽ được thực hiện nhằm tối ưu hoá tính ưu việt của truyền

- Khoảng bảo vệ mềm dẻo cho phép thiết kế hệ thống với nhiều cấu hình

hình số.

khác nhau như: mạng đơn tần diện rộng hoặc máy phát đơn lẻ, đảm bảo việc sử

g. Khối D/A:

dụng tối đa băng tần.

Thực ra đây không phải là biến đổi Digital/Analog thuần tuý thông
thường. Mà đó là quá trình hoàn chỉnh hàng ngàn sóng mang để đảm bảo việc
phát tín hiệu lên anten. Hệ thống DVB-T có thể hoạt động trong băng tần 8Mhz,
7Mhz và 6Mhz, chủ yếu chỉ khác nhau ở tần số clock của hệ thống và một số
thông số liên quan đến tần số clock sẽ phải tính lại. Sơ đồ cấu trúc, các nguyên tắc
mã, sự xắp xếp, ghép xen được giữ nguyên, chỉ có tốc độ thông tin của hệ thống sẽ
giảm theo hệ số 7/8 hoặc 6/8.
- Truyền hình số mặt đất sử dụng nguyên lý ghép đa tần trực giao có mã
(COFDM). Ghép đa tần trực giao (OFDM) được thực hiện tiếp nối theo sau quá
trình mã hoá kênh (Channel Coding).
- Ghép kênh phân chia tần số (FDM) là cơ sở của ghép đa tần trực giao
OFDM. Dòng truyền tải nối tiếp MPEG-2 đầu vào được chuyển đổi thành n
dòng bít song song, với n phù hợp với số lượng sóng mang. Những dòng bít
song song này sẽ được ánh xạ lên những sóng mang riêng rẽ, những sóng mang
riêng rẽ được ghép trực giao, kỹ thuật này cho phép truyền đồng thời đa sóng
mang trên kênh truyền mà các sóng mang kế cận không gây can nhiễu sang nhau.
Những sóng mang riêng rẽ được điều chế QPSK, 16 QAM hoặc 64 QAM.
- Mã hoá kênh cần thiết cho việc truyền tải dữ liệu nhằm chống lỗi sai
trên đường truyền do tác động của nhiễu. Mã hoá kênh gồm hai phần chính:
khối mã ngoài (Outer Coder) nhằm kiểm soát sửa loạt lỗi sai xảy ra có chiều dài
xác định, khối mã hoá trong (Inner Coder) nhằm kiểm soát sửa và báo lỗi cho một
loạt lỗi sai có chiều dài lớn hơn chiều dài lỗi quy định.
- Mã ngoài sử dụng mã Reed-Solomon RS(188,204), ghép xen ngoài
(Outer Interleave) có chiều sâu l=12 bytes, giống như truyền hình vệ tinh và
truyền hình cáp. Mã trong sử dụng mã vòng xoắn giống như truyền hình vệ tinh

- Để thích ứng với các tốc độ truyền dẫn khác nhau, kỹ thuật OFDM có hai

chọn lựa về số lượng sóng mang, ba sơ đồ điều chế QPSK, 16 QAM và 64 QAM
và khoảng bảo vệ khác nhau cho phép làm việc với mạng đơn tần nhỏ và lớn.
- Trong một điều kiện xác định, việc thu chương trình truyền hình từ một
số máy phát hoạt động trên cùng một tần số là rất có lợi, tất nhiên, các máy phát
này đều truyền tải một chương trình truyền hình được đồng bộ chặt chẽ tạo nên
mạng đơn tần.
- Hệ thống cũng cho phép hai mức mã kênh và điều chế phân cấp. Trong
trường hợp này sơ đồ khối của hệ thống có thêm phần các khối vẽ đứt nét như
trên hình vẽ 2.1. Bộ chia chia dòng tín hiệu đầu vào thành hai dòng tín hiệu
MPEG độc lập: dòng tín hiệu có độ ưu tiên cao và dòng tín hiệu có độ ưu tiên
thấp. Hai dòng bít này được phân bố trên biểu đồ chòm sao bởi khối Mapper.
- Để đảm bảo có thể dùng máy thu đơn giản thu được tín hiệu phân cấp
này, hệ thống chỉ sử dụng mã kênh và điều chế phân cấp mà không dùng mã
nguồn phân cấp. Theo phương thức này, một chương trình truyền hình được
truyền đồng thời dưới hai dạng: tốc độ bít thấp với độ phân giải thấp và dạng thứ
hai là tốc độ bít cao với độ phân giải cao hơn. Trong cả hai trường hợp, máy thu
chỉ cần một bộ bao gồm các khối với chức năng ngược lại với máy phát: khối
giải ghép xen trong, giải mã hoá trong, giải ghép xen ngoài, giải mã hoá ngoài và
giải ghép kênh. Máy thu chỉ cần có thêm chức năng phân tách dòng bít được
chọn từ sự phân bố trong biểu đồ sao.
- Điều chế phân cấp cho phép truyền song song các chương trình khác
nhau với mức độ sửa lỗi khác nhau và vùng phủ sóng khác nhau.
- Để tránh nhiễu do sóng phản xạ hoặc do các máy phát liền kề trong
mạng đơn tần, khoảng bảo vệ được đưa xen vào giữa các symbol liên tiếp của

với các tỷ lệ mã hoá khác nhau.

7

8

OFDM. Nếu không, sóng phản xạ sẽ gây nhiễu lên các symbol nằm phía sau và

tượng thường thấy trong các dịch vụ tương tự do các sóng mang gây ra.

làm tăng tỷ số lỗi. Như vậy, độ dài khoảng bảo vệ sẽ phụ thuộc vào độ lớn của

- Chính nhờ các ưu điểm trên mà COFDM đã được chọn cho hai tiêu

vùng phủ sóng. Hay nói cách khác, khoảng cách giữa các đài phát kế cận sẽ

chuẩn phát sóng là DVB-T và DAB, và tuỳ theo từng ứng dụng của từng loại mà

quyết định độ dài của khoảng bảo vệ. Ví dụ, với mạng đơn tần lớn, khoảng bảo vệ

có những lựa chọn cũng như yêu cầu khác nhau. Tuy nhiên ưu thế đặc biệt của

phải ít nhất là 200µs.

COFDM về hiện tượng nhiều đường và nhiễu chỉ đạt được khi có sự lựa chọn

- Có 2 phương án về số lượng sóng mang. Khoảng cách tốt nhất là 896µs
đối với 8k-mode và 224µs đối với 2k-mode. Tương ứng với 2 phương án về số
lượng sóng mang, khoảng cách giữa các sóng mang sẽ là 1116 Hz và 4464 Hz.
- Đối với hệ thống DVB-T sử dụng độ rộng băng tần 8MHz, điều này

tham số cẩn thận và quan tâm đến cách thức sử dụng mã sửa lỗi.

quyết định số lượng cụ thể của sóng mang: 6817 sóng mang cho OFDM symbol

đối với 8k-mode (6048 sóng mang dùng để truyền thông tin, còn lại dùng để
truyền đồngbộ và tín hiệu khác) và 1705 sóng mang cho OFDM symbol đối với
2k-mode (1512 sóng mang dùng để truyền thông tin). Các OFDM symbols được
tính toán bằng phương pháp biến đổi Fourier ngược (IDFT).
1.2 Thực hiện bằng cách sử dụng COFDM
Để đáp ứng các yêu cầu cũng như tính năng của truyền hình số mặt đất,
nhóm nghiên cứu của DVB-T đã đưa ra một phương thức điều chế mới COFDM.

- Ý tưởng đầu tiên của COFDM xuất phát từ khi xem xét sự suy yếu xảy
ra trong phát sóng các kênh mặt đất. Đáp ứng của kênh không tương đồng với
từng dải tần nhỏ do có nhiều tín hiệu nhận được (tín hiệu chính + tín hiệu echo),
nghĩa là sẽ không còn năng lượng đủ để thu hoặc sẽ thu được nhiều hơn một tín
hiệu. Để giải quyết vấn đề này thì cơ chế đầu tiên là phải phân tách luồng dữ
liệu để truyền tải trên một số lượng lớn các dải tần số nhỏ cách biệt nhau, nghĩa
là điều chế dữ liệu lên một số lượng lớn sóng mang dựa trên kỹ thuật FDM. Và
để có thể xây dựng lại được những dữ liệu đã mất ở bên thu thì cần mã hóa dữ
liệu trước khi phát. Do có một số đặc điểm chủ chốt sau đây đã giúp cho
COFDM rất phù hợp cho các kênh mặt đất, đó là:
•

Các sóng mang trực giao - orthogonality (COFDM).

trong phần sau, đây là nguyên lý cốt lõi của một hệ thống DVB-T.

•

Chèn thêm các khoảng bảo vệ - guard interval.

1.3 Ghép đa tần trực giao OFDM

•

Sử dụng mã sửa lỗi (COFDM), xen bit - symbol và thông tin trạng

Tính ưu việt cũng như lý do tại sao dùng phương thức này sẽ được trình bày

thái kênh..

1.3.1 Nguyên lý OFDM:
- COFDM là một phương thức ghép kênh đa sóng mang trực giao trong đó

Phần này chúng ta sẽ cùng giải thích các đặc điểm này cũng như ý nghĩa của

vẫn sử dụng các hình thức điều chế số cơ sở tại mỗi sóng mang. Tuy nhiên ta có

chúng.

thể gọi là phương thức điều chế COFDM. Phương thức này rất phù hợp cho

1.3.2 Số lượng sóng mang

những yêu cầu của phát hình mặt đất.

- Giả thiết rằng chúng ta điều chế các thông tin số cho một sóng mang.

- COFDM phù hợp với điều kiện truyền sóng nhiều đường, thậm chí cả khi

Trong mỗi symbol, chúng ta truyền sóng mang với biên độ và pha xác định.

có độ trễ lớn giữa các tín hiệu thu được. Chính điều này đã dẫn đến khái niệm

Biên độ và pha này lựa chọn theo chòm sao điều chế. Mỗi symbol vận chuyển

mạng đơn tần (SFN), nơi có nhiều máy phát cùng gửi tín hiệu giống nhau trên

một lượng bít thông tin nhất định, lượng bit này bằng với loga (cơ số 2) của số

cùng một tần số, mà thực ra đây chính là hiệu ứng "nhiều đường nhân tạo".

trạng thái khác nhau trong chòm sao.

COFDM cũng giải quyết được vấn đề nhiễu đồng kênh dải hẹp. Đây là hiện

9

10


- Bây giờ hãy tưởng tượng là có hai đường tín hiệu nhận được với một độ

cùng) cũng chỉ là một phần khiêm tốn của chu kỳ symbol. Khi đó thông tin mà

trễ tương đối giữa chúng. Giả sử ta xem xét symbol thứ n được phát đi, thì máy

một sóng mang đơn vận chuyển sẽ bị giới hạn khi có hiệu ứng nhiều đường. Vậy

thu sẽ cố gắng giải điều chế dữ liệu bằng cách kiểm tra tất cả thông tin nhận

thì nếu một sóng mang không thể vận chuyển được tốc độ thông tin theo yêu cầu

được liên quan đến symbol thứ n kể cả thông tin thu trực tiếp lẫn thông tin thu

thì tất nhiên sẽ dẫn đến ý tưởng chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành rất nhiều

được do trễ.

dòng song song với tốc độ thấp hơn, mỗi dòng được vận chuyển bởi một sóng

- Khi khoảng trễ lớn hơn một chu kỳ symbol (xem hình 2.2- trái), thì tín
hiệu thu được từ đường thứ hai sẽ chỉ thuần tuý là nhiễu, vì nó mang thông tin

mang, nghĩa là sẽ có rất nhiều sóng mang. Đây chính là một dạng của FDM bước đầu tiên để tiến tới COFDM.

thuộc về các symbol trước đó. Còn nhiễu giữa các symbol (ISI) ngụ ý rằng chỉ có

- Mặc dù vậy thì vẫn có thể tồn tại ISI với các symbol trước đó. Để khử

một chút ít tín hiệu trễ ảnh hưởng vào chu kỳ symbol mong muốn (mức độ chính

hoàn toàn thì phải kéo dài khoảng truyền của một symbol sao cho nó lớn hơn

xác tuỳ thuộc vào chòm sao sử dụng và mức suy hao có thể chấp nhận).

khoảng tổng hợp tín hiệu mà máy thu thu được. Vậy thì việc chèn thêm khoảng

- Khi khoảng trễ nhỏ hơn một chu kỳ symbol (hình 1.2- phải) thì chỉ một
phần tín hiệu thu được từ đường thứ hai đựoc xem như là nhiễu vì nó mang
thông tin của symbol trước đó. Phần còn lại sẽ mang thông tin của chính
symbol mong muốn, tuy nhiên sự đóng góp của nó cũng có thể có ích hoặc có thể
mang tính tiêu cực đối với thông tin từ đường thu chính thức.

bảo vệ có thể là ý tưởng tốt (chúng ta sẽ trở lại vấn đề này sau).
1.3.3. Đặc tính trực giao và việc sử dụng DFT/FFT
a. Trực giao
Việc sử dụng một số lượng lớn các sóng mang có vẻ như không có triển
vọng lắm trong thực tế: chắc chắn, chúng ta sẽ cần rất nhiều bộ điều chế, giải
điều chế và bộ lọc đi kèm theo? Và cũng có vẻ như sẽ cần một dải thông lớn hơn
để chứa các sóng mang này. Nhưng thật may cả hai điều lo lắng này đều được
xua tan nếu chúng ta thực hiện một việc đơn giản sau đây: các sóng mang được
đặt đều đặn cách nhau một khoảng fU = 1/ TU, với TU là khoảng symbol hữu
ích (u: useful) với điều kiện là các sóng mang này phải được đặt trực giao nhau.
• Về ý nghĩa vật lý: khi giải điều chế tín hiệu cao tần này, bộ giải điều chế
không nhìn thấy các tín hiệu cao tần kia, kết quả là không bị các tín hiệu cao tần
khác gây nhiễu.
• Về phương diện phổ: điểm phổ có năng lượng cao nhất rơi vào điểm bằng

Hình 1.2: Hiện tượng trễ gây xuyên nhiễu giữa các symbol

không của sóng mang kia. Hơn nữa chúng ta sẽ không bị lãng phí về mặt phổ. Các

- Điều này cho chúng ta thấy rằng, nếu chúng ta muốn giải quyết với tất

sóng mang được đặt rất gần nhau vì thế tổng cộng dải phổ cũng chỉ như ở điều

cả các mức tín hiệu trễ khác nhau thì tốc độ symbol phải được giảm xuống sao

chế sóng mang đơn - nếu chúng được điều chế với tất cả dữ liệu và sử dụng bộ lọc

cho tổng khoảng trễ (giữa tín hiệu thu được đầu tiên với tín hiệu thu được cuối

cắt đỉnh lý tưởng.

11

12


b. Củng cố tính trực giao bằng khoảng bảo vệ
Thực tế, các sóng mang được điều chế có thể phân tích thành các số

mức giới hạn có thể chấp nhận được.
c. Sử dụng FFT

phức. Nếu khoảng tổ hợp thu được trải dài theo 2 symbol thì không chỉ có nhiễu

Chúng ta đã tránh được hàng ngàn bộ lọc, nhờ tính trực giao, vậy thì việc

của cùng sóng mang (ISI) mà còn cả nhiễu xuyên sóng mang (ICI). Để tránh điều
này chúng ta chèn thêm khoảng bảo vệ để giúp đảm bảo các thông tin tổng hợp là

thực hiện giải điều chế các sóng mang, các bộ ghép kênh và các bộ tổ hợp thì sao?
Thực tế, chúng ta làm việc với tín hiệu thu được dưới dạng lấy mẫu (theo

đến từ cùng một symbol và xuất hiện cố định.

định lý Nyquyst). Quá trình tổ hợp trở thành quá trình tổng kết, và toàn bộ quá
trình giải điều chế dựa trên dạng biến đổi Furier rời rạc (DFT). Rất may là việc
thực hiện biến đổi Furier nhanh đã có rồi (các mạch tổ hợp đã sẵn có), vì vậy
chúng ta có thể xây dựng thiết bị COFDM phòng thí nghiệm rất dễ dàng. Các
phiên bản chung của FFT đều hoạt động trên cơ sở các mẫu thời gian 2M (tương

ứng với các mẫu được lấy trong khoảng tổ hợp) và vận chuyển cùng số lượng
các hệ số tần (frequency coefficient). Các hệ số này tương ứng với dữ liệu được
giải điều chế từ nhiều sóng mang. Thực tế vì chúng ta lấy mẫu trên cơ sở giới hạn

Hình 1.3: Chèn thêm khoảng bảo vệ
Mỗi khoảng symbol được kéo dài thêm vì thế nó sẽ vượt quá khoảng tổ
hợp của máy thu TU. Vì tất cả các sóng mang đều tuần hoàn trong TU nên toàn
bộ tín hiệu được điều chế cũng vậy. Vì thế đoạn thêm vào tại phần đầu của

Nyquyst, nên không phải tất cả các hệ số được lấy đều tương ứng với các sóng
mang tích cực mà chúng ta đã sử dụng. Biến đổi FFT ngược được sử dụng trong
máy phát để tạo ra tín hiệu OFDM từ dòng dữ liệu đầu vào.
d. Lựa chọn điều chế cơ sở

symbol để tạo nên khoảng bảo vệ sẽ giống với đoạn có cùng độ dài tại cuối

Tại mỗi symbol, mỗi sóng mang sẽ được điều chế bởi một số phức lấy từ

symbol. Miễn là trễ không vượt quá đoạn bảo vệ, tất cả thành phần tín hiệu trong

tập chòm sao. Nếu càng có nhiều trạng thái trong chòm sao thì mỗi sóng mang

khoảng tổ hợp sẽ đến từ cùng một symbol và tiêu chuẩn trực giao được thoả

càng vận chuyển được nhiều bit trong một symbol, tuy nhiên khi đó các điểm

mãn. ICI và ISI chỉ xảy ra khi trễ vượt quá khoảng bảo vệ.

trong chòm sao cũng càng gần nhau hơn, trong khi công suất phát thì cố định nên

Độ dài khoảng bảo vệ được lựa chọn sao cho phù hợp với mức độ hiện
tượng nhiều đường. DAB sử dụng khoảng bảo vệ xấp xỉ TU / 4; DVB-T có nhiều
lựa chọn hơn nhưng tối đa cũng chỉ là TU / 4.
Còn nhiều thứ nữa có thể gây ra sự suy giảm tính trực giao và do đó sẽ gây
ra ICI. Chúng có thể là các lỗi xảy ra trong các bộ tạo dao động nội hoặc trong việc
lấy mẫu tần số của máy thu hay các tín hiệu tạp pha (phase-noise) trong các bộ tạo

sẽ giảm khả năng chống lỗi. Do vậy cần có sự cân đối giữa tốc độ và mức độ lỗi.
Tại máy thu, giá trị giải điều chế tương ứng (hệ số tần lấy từ FFT máy
thu) được nhân với một số phức tuỳ ý (đáp ứng kênh tại tần số sóng mang). Chòm
sao sẽ được quay luân phiên và thay đổi về kích cỡ. Vậy thì làm thế nào chúng ta
xác định được điểm trong chòm sao mà chúng ta gửi đi?
Cách đơn giản là giải điều chế vi sai (differential demodulation), kiểu như

dao động nội. Tuy nhiên trong thực tế, những ảnh hưởng này có thể được giữ ở

13

14


DQPSK trong DAB. Thông tin được mang đi chính là sự thay đổi về pha của
symbol này so với symbol tiếp theo. Miễn là kênh thay đổi đủ chậm thì sẽ không
có vấn đề gì với đáp ứng kênh của nó. Sử dụng quá trình giải điều chế visai (khác
với giải điều chế kết hợp - coherent demodulation ) sẽ gây ra suy giảm về chỉ
tiêu của nhiễu tạp âm nhiệt (thermal noise) - tuy nhiên DAB không cần là hệ thống
chống lỗi mạnh. Khi đòi hỏi tốc độ lớn hơn (như ở trong DVB-T), sẽ rất có lợi
nếu sử dụng giải điều chế kết hợp . Ở phương pháp này, đáp ứng kênh sẽ được xác
định và chòm sao nhận được được cân bằng chính xác rồi mới xác định xem điểm
nào trên chòm sao được phát đi (nghĩa là xác định được bit nào đã truyền đi).

Hình 1.5: Phân chia kênh

Để làm được điều này ở DVB-T thì một số pilot phân tán phải được phát kèm
theo (gọi là scattered pilots). Sau đó phép nội suy sẽ được thực hiện, sử dụng bộ
lọc một chiều hoặc hai chiều để cân bằng tất cả chòm sao mang dữ liệu.

Hình 1.4: Chèn thêm các scattered pilot
1.3.4 Tổ chức kênh trong OFDM

Hình 1.6: Ví dụ về đáp ứng kênh thay đổi theo thời gian với hai đường trễ,
mỗi cái có một độ dịch tần Doppler khác nhau, cùng với đường tín hiệu chính.
Trục z miêu tả đáp ứng kênh.
b - Chèn các sóng mang phụ

Các đặc tính của kênh truyền dẫn không cố định trong miền thời gian.
Nhưng trong một khoảng thời gian ngắn thì thường là ổn định.
a - Phân chia kênh
COFDM đã thực hiện việc phân chia kênh truyền dẫn cả trong miền thời

Trong mỗi đoạn thời gian, gọi là mỗi symbol OFDM, mỗi dải tần phụ
được trang bị một sóng mang phụ. Để tránh nhiễu giữa các sóng mang, chúng
được bố trí vuông góc với nhau, nghĩa là khoảng cách giữa các sóng mang được
đặt bằng với nghịch đảo của một chu kỳ symbol.

gian và miền tần số, tổ chức kênh RF thành tập các "dải tần phụ" hẹp và tập các
"đoạn thời gian" liên tiếp nhau. Xem trên hình 1.5 sau đây

15

16


Hình 1.7: Chèn các sóng mạng phụ
c - Chèn khoảng bảo vệ
Do các "echo" được tạo ra bởi các bản sao của tín hiệu gốc khi bị trễ, nên
tại phần cuối của mỗi symbol OFDM sẽ có nhiễu liên symbol với phần đầu của
symbol tiếp theo. Để tránh điều này, một khoảng bảo vệ được chèn vào mỗi
symbol như ta thấy hình 1.8 sau:

Hình 1.9: Dạng tín hiệu minh họa khi có khoảng bảo về.
d - Đồng bộ kênh
Để giải điều chế tín hiệu một cách chính xác, các máy thu phải lấy mẫu
chính xác tín hiệu trong suốt khoảng hữu ích của symbol OFDM (bỏ qua khoảng
bảo vệ). Do đó, một cửa sổ thời gian sẽ được ấn định chính xác tại khoảng thời
gian mỗi chu kỳ symbol diễn ra.
Hệ thống DVB-T sử dụng các sóng mang "pilot", trải đều đặn trong kênh
truyền dẫn, đóng vai trò làm các điểm đánh dấu đồng bộ, như trên hình 1.10:

Hình 1.8: Chèn khoảng bảo vệ
Trong khoảng bảo vệ này, mà thực ra tương ứng với một nhiễu giao thoa
giữa các symbol, các máy thu sẽ bỏ qua tín hiệu thu được.
Hình 1.10: Các sóng mạng đồng bộ.

17

18


Các tính năng khác nhau này (phân chia kênh, mã hoá dữ liệu, chèn

Trong DVB-T việc mapping dữ liệu lên các symbol OFDM thực ra là

khoảng bảo vệ và các sóng mang đồng bộ) đã tạo ra các đặc tính cơ sở của

điều chế từng sóng mang riêng rẽ, và có thể theo một trong ba chòm sao toạ độ

phương thức điều chế COFDM.

phức 4QAM, 16QAM, 64QAM, như sau

Thật không may, tất cả tính năng này lại làm giảm tốc độ hữu ích của tải
thông tin. Tuy nhiên, ta cũng có thể cân bằng giữa khả năng chống lỗi với dung
lượng kênh.
Và để giúp các nhà phát hình có thể thoải mái sử dụng các hệ thống
truyền dẫn của mình trong từng điều kiện cụ thể, DVB-T đã đưa ra nhiều tham
số có thể lựa chọn như: kích cỡ FFT (2K, 8K), tỷ lệ mã hóa (1/2, 2/3, 3/4...), và
khoảng bảo vệ (1/4 TS, 1/8 TS, 1/16 TS...).
1.3.5. Phương thức mang dữ liệu trong COFDM
COFDM cho phép trải dữ liệu để truyền đi trên cả miền thời gian và miền
tần số, sau khi đã sử dụng mã hóa vòng để bảo vệ dữ liệu.
Do có hiện tượng fading tần số giữa các dải tần cận kề, nên COFDM có
sử dụng xen tần số, nghĩa là các bit dữ liệu liên tiếp nhau sẽ được trải ra trên các

Hình 1.12: Chòm sao cơ sở của DVB-T
Tuỳ theo dạng điều chế được lựa chọn, tại một chu kỳ symbol cho mỗi
sóng mang sẽ có 2 bit (4QAM), 4 bit (16QAM) hay 6 bit (64QAM) được truyền

song mang cách biệt nhau.

đi. Mỗi dạng điều chế có một khả năng chống lỗi khác nhau. Thường thì 4QAM
có khoảng dung sai chịu nhiễu lớn gấp 4 đến 5 lần so với 64QAM.
1.4. Mã hóa kênh trong DVB-T
Tín hiệu đưa vào là luồng số liệu nối tiếp, luồng số liệu này bao gồm các
gói được nén theo tiêu chuẩn MPEG-2, mỗi gói dữ liệu có 188 byte (gồm có 1
byte đồng bộ và 187 byte dữ liệu).
Các gói dữ liệu này đầu tiên được nhân dạng bởi chuỗi giả ngẫu nhiên
PRBS. Mục đích của quá trình này là phân tán năng lượng trong phổ tín hiệu số và
xác định số nhị phân thích hợp (loại bỏ các chuỗi dài “0” và “1”). Các từ mã đồng
bộ không được đưa vào quá trình phân tán nói trên.
Hình 1.11: Thực hiện mapping dữ liệu lên các symbol

Sau khi được nhận dạng bởi chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS, các gói dữ liệu
được đưa vào bộ mã ngoại (outer coding). Tại đây các gói số liệu được ghép

19

20


thêm các mã sửa sai vào từng gói.

“1001010101000000” vào thanh ghi dịch. Quá trình khởi tạo này được thực hiện

Dữ liệu lấy ra khỏi bộ mã ngoại (outer coding) được đưa đến khối ghép

theo chu kỳ cứ 8 gói MPEG-2 thì nạp một lần.

xen ngoại (outer interleaving) để thực hiên việc ghép chập. Tại đây các gói số liệu

Để tạo tín hiệu ban đầu cho bộ tách, byte đồng bộ trong gói MPEG-2

được ghép theo byte. Mục đích của quá trình này là loại bỏ tính thống kê của

đầu tiên trong 8 gói MPEG-2 sẽ được đảo bit (từ 47HEX thành B8HEX). Quá

nhiễu.Ta sẽ xem xét cụ thể các loại mã hóa được dùng như sau

trình đảo bit này được gọi là “phối hợp ghép truyền tải”.

1.4.1. Mã hóa phân tán năng lượng

Việc thực hiện ngẫu nhiên hoá chỉ áp dụng với các byte số liệu do đó bit
đầu tiên lấy ra khỏi thanh ghi dịch sẽ được tích chập với bit đầu tiên của byte
đầu tiên theo sau byte đồng bộ đã được đảo bit (B8HEX). Để trợ giúp các chức
năng đồng bộ khác, khi 7 byte đồng bộ của 7 gói tiếp sau được truyền, chuỗi
PRBS vẫn hoạt động nhưng đầu ra của thanh ghi dịch bị khoá do đó các byte này
không được ngẫu nhiên hoá. Vì vậy chu kỳ của PRBS là 1503 bytes.
1.4.2. Mã ngoại (outer coding)
Bộ mã ngoại sử dụng mã Reed-Solomon RS (204, 188, t=8) để mã hoá dữ
liệu đã được ngẫu nhiên hoá nhằm tạo ra các gói dữ liệu đã được bảo vệ lỗi.
Do được mã hoá theo mã RS (204,188, t=8) nên mỗi gói dữ liệu sẽ được
thêm 20 bytes sửa lỗi và nó có khả năng sửa tới 8 lỗi trong một gói.

Hình 1.13: Sơ dồ miêu tả nguyên lý ngẫu nhiên,
giải ngẫu nhiên chuỗi số liệu.
Nén theo tiêu chuẩn MPEG-2 có độ dài 188 byte (gồm 1Byte đồng bộ và
187 Byte dữ liệu). Thứ tự xử lý sẽ luôn được bắt đầu từ MSB (bit "0") của byte
đồng bộ gói (01000111).

Đa thức tạo mã là: G(x) = (x + λ0)(x +λ1)(x +λ2).....(x+λ15) Với λ = 02 HEX.
Mã RS ngắn được thực hiện bằng cách thêm 51 bytes, tất cả là “0”, trước
khi byte dữ liệu được đưa vào bộ mã hoá RS. Sau khi mã hoá RS, thì các byte
rỗng sẽ được loại bỏ và các từ mã RS sẽ còn số byte là N= 204 byte.
1.4.3. Ghép xen ngoại (outer interleaving)
Sơ đồ nguyên lý chung thực hiện việc ghép ngoại được cho trong hình 1.14.

Để đảm bảo cho việc truyền dẫn không có lỗi, dữ liệu sẽ được ngẫu
nhiên hoá theo sơ đồ trong hình 1.13.

Theo sơ đồ việc ghép chập kiểu byte với độ sâu ghép l=12 sẽ được áp dụng với
các gói được lấy ra khỏi bộ mã ngoại. Cấu trúc dữ liệu sau khi ghép được chỉ ra

Thanh ghi dịch tạo ra chuỗi giả ngẫu nhiên gồm có 15 bit. Đa thức tạo
chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên sẽ là: 1 + x14 + x15
Việc khởi tạo chuỗi giả ngẫu nhiên được thực hiện bằng cách nạp chuỗi

21

trong hình 2.15-d. Quá trình ghép chập này phải dựa trên tiếp cận tương hợp
với tiếp cận Ramsey kiểu III, l=12 là tiếp cận Forney. Những byte dữ liệu được
ghép là các byte số liệu trong gói đã được bảo vệ lỗi và được giới hạn bởi byte

22


đồng bộ (đảo hay không đảo). Chu kỳ chèn là 204 byte.
Bộ ghép gồm 12 nhánh, được kết nối theo kiểu vòng với các byte số liệu
bằng chuyển mạch đầu vào. Mỗi nhánh j sẽ là một thanh ghi dịch First in -First
out, với j x M ô nhớ. Trong đó: M= 17 =N/I, N= 204 byte

Hình 1.15: Các bước trong quá trình ngẫu nhiên, mã ngoại, ghép ngoại
(n = 2,3,..8)
Hình 1.14: Sơ đồ nguyên lý của bộ ghép và tách ngoại
Mỗi ô của thanh ghi dịch sẽ có 1 byte. Đầu vào và đầu ra của bộ ghép phải
được đồng bộ. Để tạo sự đồng bộ, byte SYNC và SYNC1 phải được truyền
trong nhánh “0” của bộ ghép.
1.4.4.Mã hoá nội (inner coding)
Bộ mã nội sử dụng mã chập lỗ. Nó cho phép lựa chọn các tốc độ mã hoá
khác nhau: 1/2,2/3, 3/4, 5/6,

7/8. Các phương pháp mã hoá này được dựa

trên phương pháp mã chập với tốc độ mã hoá là 1/2 có 64 trạng thái được gọi là
mã mẹ. Sơ đồ nguyên lý của thực hiện việc mã chập với tốc độ 1/2 được cho
trong hình 2.16. Đa thức tạo mã là G1 = 171 oct cho đầu ra X và G2=133 oct
cho đầu ra Y. Bảng sau đưa ra chuỗi bit truyền dẫn được tạo ra tương ứng với
các tốc độ mã hoá khác nhau. Trong đó X và Y tương ứng với hai đầu ra của bộ
mã chập.
Tốc độ mã hoá càng cao thì dòng số liệu càng lớn nhưng tỉ số C/N cũng
càng lớn. Tốc độ mã hoá 1/2 tạo ra dòng số liệu lớn nhất nhưng tỉ số C/N cũng
cao nhất, tốc độ mã này được dùng cho các kênh bị nhiễu mạnh. Tốc độ mã hoá

23

24


7/8 tạo ra dòng số liệu nhỏ nhất nhưng tỉ số C/N thấp nhất nên được dùng cho
các kênh ít bị nhiễu.

1.4.5.Ghép xen nội
Bộ ghép xen nội gồm 2 khối: ghép kiểu bit và ghép kiểu ký tự.
a- Bộ ghép kiểu bit.
Luồng số liệu đưa vào bộ ghép nội kiểu bit (có thể lên tới 2 luồng) được
tách thành v luồng con.
v

Loại điều chế

2

QPSK

4

16-QAM

6

64-QAM

Trong trường hợp không phân cấp, dữ liệu được tách thành v luồng số
Hình 1.16: Sơ đồ thực hiện mã chập tốc độ 1/2
Dãy đƣợc truyền sau khi biến
Tốc độ mã r

Sơ đồ puncturing

đổi song song - nối tiếp

X: 1
1/2

X 1Y 1

Y: 1

X1Y1 Y2

Y: 1 1

X1Y1 Y2 X3

Y: 1 1 0
X: 1 0 1 0 1

5/6

X1Y1 Y2 X3Y4 X5

Y: 1 1 0 1 0

thành các bit đầu ra be,do.

xdi = b[di(mod)v](div)(v/2)+2[di(mod)(v/2)],di(div)v
Trong kiểu phân cấp:
x'di = bdi(mod)2,di(div)2;

X: 1 0 0 0 1 0 1

7/8

luồng con, luồng có mức ưu tiên thấp được tách thành v-2 luồng con.

Trong kiểu không phân cấp:

X: 1 0 1
3/4

Trong trường hợp phân cấp dữ liệu đưa vào gồm có 2 luồng: luồng có mức ưu
tiên cao và luồng có mức ưu tiên thấp. Luồng có mức ưu tiên cao sẽ được tách thành 2
Quá trình tách các luồng con này được xem như việc chuyển các bit xdi

X: 1 0
2/3

liệu con

X1Y1 Y2 Y3Y4 X5 X6 X7

Y: 1 1 1 1 0 1 0

Bảng 1.1: Sơ đồ puncturing và dãy được truyền sau khi
biến đổi nối tiếp song song.
Tiêu chuẩn OFDM cho phép lựa chọn 3 phương thức điều chế
QPSK, 16 QAM, 64 QAM.

25

x''di = b[di(mod)(v-2)](div)((v-2)/2)+2[di(mod)((v-2)/2+2,di(div)(v-2)

Trong đó:
xdi

Bit đưa vào trong mode không phân cấp

x‟di

Là bit của luồng ưu tiên cao trong mode phân cấp.

x‟‟di

Là bit của luồng ưu tiên thấp trong mode phân cấp.

di

Chỉ số bit đầu vào.

26


be,do
e

Bit lấy ra khỏi bộ tách.
Chỉ số luồng bit được tách (0≤ e ≤ v)

Chỉ số bit của luồng bit tại đầu ra bộ ghép
o
Sau khi tách các bit được ánh xạ như sau:
QPSK:

x0 ⇒ b0,0

x1 ⇒ b1,0
16 QAM không phân cấp
x0 ⇒ b0,0

16 QAM phân cấp
x‟0⇒ b0,0

x1⇒ b2,0
x2⇒ b1,0

x1‟⇒ b1,0
x‟‟0⇒ b2,0

x3⇒ b3,0

x”1⇒ b3,0

64 QAM không phân cấp
x0 ⇒ b0,0

64 QAM phân cấp
x‟0⇒ b0,0

x1⇒ b1,0
x2⇒ b2,0

x1‟⇒ b1,0

x‟‟0⇒ b,2,0

x3⇒ b4,0

x”1⇒ b4,0

x4⇒ b3,0

x‟‟2⇒ b,3,0

x5⇒ b5,0

x”3⇒ b5,0

Hình 1.17 Sơ đồ thực hiện việc ghép nội và
mapping theo mô hình không phân cấp

27

28


A(e) = (ae,0, ae,1, ae,2, ae,3,... ae,125)
Trong đó các ae,w với w = 0, 1, 2...125 được xác định như sau: ae,w = be
He(w) là hàm hoán vị được xác định như sau:
Bộ ghép bit

Hàm hoán vị H(w) 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
Đầu ra của bộ ghép bit được nhóm với nhau để tạo thành các ký tự dữ
liệu. Mỗi ký tự dữ liệu sẽ gồm có v bit được lấy từ v bộ ghép bit. Vì vậy đầu ra
của bộ ghép bit là các ký tự y‟ có v bit:
y‟w = (a0,w, a1,w,... av-1,w)
b- Bộ ghép ký tự.
Mục đích của bộ ghép ký tự là đặt những ký tự có v bit lên 1512 (mode
2k) hoặc 6048 (mode 8k) sóng mang. Bộ ghép ký tự đuợc thực hiện trên các
khối có 1512 (mode 2k) hoặc 6048 (mode 8k) ký tự dữ liệu.
Vì vậy trong mode 2k, 12 nhóm mỗi nhóm có 126 ký tự dữ liệu lấy từ bộ
ghép bit sẽ được đọc một cách tuần tự vào trong vectơ
Y‟ =(y0‟, y1‟, y2‟,...,y1511‟).
Trong mode 8k, 48 nhóm mỗi nhóm có 126 ký tự dữ liệu được đọc vào
Hình 1.18: Sơ đồ thực hiện việc ghép nội

và mapping theo mô hình phân cấp

trong vector:
Y‟ =(y0‟, y1‟, y2‟,... y6047‟)
Vector Y thu đuợc sau khi ghép là: Y=(y1, y2, y3,... yNmax-1)
Trong đó:

Với mỗi một bộ ghép bit, đầu vào sẽ là:
B(e) = (be,0, be,1,be,2,be,3... be,125)
ghép bit là:

(0≤ e≤ v) Vector lấy ra khỏi mỗi bộ

yH(q) = y‟q với những ký tự có chỉ số chẵn q=0,...Nmax-1 yq = y‟H(q) với
những ký tự có chỉ số lẻ q=0,...Nmax-1
Nmax = 1512 trong mode 2k và Nmax = 6048 trong mode 8k. H(q) là hàm

29

30


hoán vị được tính như sau:

1.5.1 Điều chế phân cấp

R‟i là từ có (Nr-1) bit, trong đó Nr = log2Mmax. Mmax = 2048 trong mode 2k.

Tiêu chuẩn Châu Âu DVB-T gồm rất nhiều kiểu loại truyền dẫn, tạo điều

Mmax = 8192 trong mode 8k.

kiện triển khai tín hiệu COFDM trong nhiều dịch vụ phát sóng khác nhau. Trong

R‟i được xác định như sau:

số đó, điều chế phân cấp cho phép phát sóng đồng thời 2 dòng truyền tải MPEG

i=0,1

R‟i [Nr-2,Nr-3,..,1,0] =0,0...0

i=2

R‟i [Nr-2,Nr-3,..,1,0] =0,0...,1

2
R‟i [Nr-3,Nr-4,..,1,0] = R‟i-1 [Nr-2,Nr-3,..,2,1] Trong
mode 2k: Ri‟[9] = R‟i-1[0] + R‟i-1[3]
Trong mode 8k: Ri‟[11] = R‟i-1[1]+R‟i-1[4]+ R‟i-1[6]

Vector Ri tạo ra từ vector R‟i bằng cách hoán vị bit theo bảng dưới đây.

độc lập với khả năng chống lỗi khác nhau trên cùng một kênh RF.
Và với phương thức điều chế phức tạp và khá lạ lẫm này, chúng ta có thể
hình dung ra một số tính năng dịch vụ mới:
• Một máy phát với 2 vùng phủ sóng riêng biệt.
• Giải quyết được cả thu di động lẫn thu cố định.
• Phát đồng thời các chương trình số cả ở dạng tiêu chuẩn (SDTV)

lẫn dạng có độ phân giải cao (HDTV).
Cùng với ứng dụng trong hoạt động của mạng đơn tần SFN, điều chế
phân cấp đã nêu bật được các khả năng to lớn của hệ thống DVB-T. Và liệu

Chỉ số các bit của R‟i
Chỉ số các bit của Ri

1

điều chế phân cấp có phải là một cơ hội cho nhiều dịch vụ mới? Chúng ta sẽ cùng

0

nhau xem xét vấn đề này.

1

0

Bảng 1.2: Hoán vị các bit theo mode 2k

a- Chòm sao điều chế phân cấp
Dạng điều chế phân cấp thực ra là sự biên dịch của 16QAM và 64QAM
thông qua 4QAM, như ta thấy trên hình vẽ:

Hàm hoán vị H(q) được xác định theo thuật toán sau:
Tương tự như y‟, y gồm có v bit: Y‟q = (y0,q‟, y1,q‟,...,yv-1,q‟)
Trong đó q‟ là chỉ số ký tự tại đầu ra của bộ ghép ký tự.
1.5 .Một số khả năng ƣu việt của DVB-T

31

32


là dòng có mức ưu tiên thấp.
Các loại điều chế phân cấp cũng có một hệ số thay đổi, đó là α. Đây là tỷ
lệ giữa khoảng cách của hai điểm gần nhất của hai góc phần tư liền kề và khoảng
cách giữa hai điểm gần nhau nhất trong cùng một góc phần tư của chòm sao.
Thực ra hệ số α càng lớn thì càng có lợi cho điều chế HP 4 QAM nhưng khi đó
điều chế LP lại khó chống lỗi hơn.
b- Các đặc tính điều chế phân cấp
Trong tiêu chuẩn DVB-T, điều chế phân cấp có hai đặc tính chính là:
- Cho phép phát sóng hai dòng truyền tải MPEG độc lập trên cùng một
kênh RF
- Mỗi dòng truyền tải sẽ có một khả năng chống lỗi riêng, do đó sẽ có
vùng phủ sóng riêng.
Thực ra sự khác nhau giữa mức độ lỗi giữa HP và LP sẽ phụ thuộc cả
vào dạng điều chế (4 QAM hay 16 QAM) và tỷ lệ mã hóa dùng cho dòng LP.
Hình 1.19: Chòm sao phân cấp DVB-T

Dòng dữ liệu HP, luôn được điều chế ở dạng 4 QAM, có tốc độ bitrate

Điều chế phân cấp được xem như là sự phân tách kênh RF thành 2 mạch

hữu ích chỉ phụ thuộc vào tỷ lệ mã hóa. Trong khi đó dòng LP được các máy thu

ảo, mỗi mạch có một tốc độ bit riêng, một mức độ lỗi riêng và theo đó sẽ có vùng

xem như là nguyên nhân tăng thêm nhiễu của các góc phần tư trong chòm sao. Do

phủ sóng khác nhau một chút. Chính sự kết hợp giữa dạng chòm sao và tỷ lệ mã

vậy để đạt được lượng C/N có thể chấp nhận được thì dòng HP phải chịu thêm

hóa sẽ quyết định sự khác nhau giữa 2 kênh ảo này.

một lượng đền bù.

Trên thực tế, việc mapping dòng dữ liệu đầu tiên sẽ sử dụng chòm sao
4QAM. Mỗi cặp 2 bít của dòng dữ liệu này sẽ xác định góc phần tư mà sóng
mang chiếm giữ trong chòm sao. Sau đó, dòng dữ liệu thứ hai sẽ quyết định vị
trí bên trong góc phần tư đó, bao gồm cả phần thực và phần ảo của sóng mang.
Nếu dòng dữ liệu thứ hai được ánh xạ bởi các cặp 2 bít thì chòm sao
phân cấp chính là "4 QAM thông qua 4 QAM". Và hình dạng nó sẽ giống như 16
QAM. Còn nếu 4 bít được sử dụng thì đó chính là

"16 QAM thông

qua 4 QAM", tạo nên dạng chòm sao 64 QAM. Dòng bít dữ liệu đầu tiên sẽ luôn
luôn sử dụng dạng điều chế 4 QAM, và được gọi là dòng bít ưu tiên cao (HP).
Dòng thứ hai, ít lỗi hơn, được điều chế ở dạng 4 QAM hoặc 16 QAM, được gọi

33

c- Tại sao lại dùng điều chế phân cấp ?
Tại nhiều nước, việc triển khai dịch vụ số thường bằng cách chia sẻ dải
tần UHF/VHF với các dịch vụ analog hiện hành, nhưng vẫn là sử dụng các kênh
không mong muốn (taboo channel).Để tối ưu hóa tốc độ bit trong phát hình
DVB-T, các nhà lập kế hoạch mạng đã lựa chọn các cách điều chế mật độ cao

như: chòm sao 64 QAM và tỷ lệ mã bảo vệ 2/3.
Tuỳ theo cấu hình mạng và vùng phủ sóng mà ta có những sự lựa chọn sau:
+ 2K/8K: tuỳ theo mạng MFN hay SFN, và kích cỡ lớn nhất của các
khoảng cách giữa các máy phát.
+ Khoảng bảo vệ: tuỳ theo vùng phục vụ (thành thị sẽ khác nông thôn, miền núi).

34


Nhưng trên tất cả, các tính năng của điều chế phân cấp còn cho phép
những điều chỉnh hơn nữa trong việc lập mạng như một số tình huống phủ sóng
như trên hình sau đây:

Dòng dữ liệu thô hơn HP (chứa các chương trình "lõi") sẽ được cả máy cố
định và di chuyển thu. Tuy nhiên khi thu di chuyển thì vùng phủ sóng HP sẽ lớn
hơn một chút so với chính nó khi ở thể loại điều chế thông thường.
Hình 1.20: Sơ đồ phủ sóng tượng trưng sử dụng điều chế phân cấp.
Điều chế phân cấp còn cho ta sự cân bằng giữa tốc độ bit với mức độ lỗi,

Thực tế thì đâu là sự cân bằng nếu loại điều chế thông thường 64 QAM
2/3 được chuyển đổi thành phân cấp với HP là 4 QAM 1/2 và LP là 16 QAM 2/3.

hay chính là giữa tốc độ bit với vùng phục vụ.
Trong thời kỳ đầu của DVB-T, điều chế phân cấp chỉ được xem như là cách để

Bitrate

REG: 24,13 Mbps

LP: 16,09 Mbps

tạo ra hai vùng phủ sóng cho một máy phát xác định. Điều này thực sự là đúng,
tuy nhiên chỉ cần thiết khi thực thi hai loại hình dịch vụ vì lúc đó điều chế phân

HP: 6,03 Mbps

C/N (Gaussian) REG: 16,5 dB

HP:

8,9 dB LP:

16,9 dB

cấp sẽ thể hiện được ưu thế về phổ mà vốn dĩ đã bị các dịch vụ analog chiếm
giữ khá nhiều.
Tóm lại điều chế phân cấp thể hiện được khá nhiều tính linh hoạt, tuỳ

Về khía cạnh bitrate hữu ích thì việc chuyển từ tốc độ 24,13 Mbps sang

theo quan điểm cũng như mối quan tâm của các nhà phát hình mà có những lựa

22,12 Mbps của phân cấp sẽ làm giảm tốc độ toàn cục đi 2,01 Mbps. Về tỉ lệ C/N,

chọn khác nhau. Một số ví dụ dưới đây đã được ghi nhận:

với kênh Gaussian, thì HP được bảo vệ tốt hơn, trong khi LP gần như giống với

• Quảng bácho cảmáythu cố địnhvàmáy thucóthể dichuyển
Ứng dụng chính của điều chế phân cấp là cho các máy thu có thể dịch

chuyển khi anten thu đặt trong nhà bằng việc thay đổi một chút các tham số
điều chế. Trong khi các máy thu cố định có ưu thế về độ khuếch đại của các
anten thu đặt trên nóc nhà thì thu dịch chuyển lại chịu bất lợi do suy hao gây
bởi chính các building. Trên hình vẽ ta thấy so với loại điều chế thông thường
(REG) thì HP và LP bao phủ hai vùng riêng biệt.

35

loại truyền dẫn thông thường.
Tóm lại việc giảm tốc độ tổng thể cũng không bằng việc chúng ta đạt
được dòng HP có khả năng chống lỗi cao. Còn vùng LP thì hầu như không đổi
thậm chí ngay cả trong trường hợp các máy thu di chuyển chịu sự suy giảm.
Có lẽ trong những ngày đầu tiên thử nghiệm tiêu chuẩn DVB-T, điều chế
phân cấp chưa thu hút được sự chú ý của các nhà phát hình. Nhưng hiện nay
tình hình thay đổi đã khiến điều chế phân cấp đang ở trong hoàn cảnh rất hấp dẫn.

36


Như một phần quan trọng trong ưu thế của DVB-T, điều chế phân cấp cho phép
tận dụng thêm hiệu quả về phổ khi sử dụng rất nhiều thể loại máy thu trong nhiều
hoàn cảnh khác nhau.

b- Yêu cầu trong miền tần số của SFN
Thực ra thì mỗi máy phát trong mạng SFN cũng sẽ được quản lý và điều
khiển chính xác về mặt tần số làm việc như trong các mạng tần số thông

Điều này giúp các nhà phát hình triển khai truyền hình số với nhiều loại

thường. Nhưng với hoạt động của mạng SFN COFDM thì sự ổn định cũng như

hình dịch vụ khác nhau mà không đòi hỏi gia tăng về phổ, đây chính là một lợi

tính chính xác của tần số làm việc phải đảm bảo sao cho mỗi sóng mang phụ có

thế cho hệ thống DVB-T.Thậm chí nếu ai đó cho rằng những lợi thế này không

một vị trí tuyệt đối trong "không gian" mà tần số kênh RF đã từng sử dụng.

đáng để phân tích thì hiển nhiên "Hierarchical Modulation vẫn không chỉ là điều
tuyệt diệu của các kỹ sư: nó là của tất cả, một ưu việt không thể chối cãi của

Thực tế, tần số chuẩn toàn cục lấy từ các máy thu GPS được sử dụng để đồng bộ
mạng SFN, như thấy trên hình 1.21.

DVB-T".
1.5.2. Mạng đơn tần SFN

a- Nguyên lý hoạt động của SFN

Hình 1.21: Đồng bộ miền tần số

Mạng đơn tần (Single Frequency Network) hoạt động dựa trên các máy
phát đồng kênh. Các máy phát này phát cùng một tín hiệu tại bất kỳ thời điểm
nào và tới bất kỳ điểm nào trong vùng phục vụ.
Có 3 luật lệ "vàng" đối với mạng đơn tần: Mỗi máy phát trong mạng đơn tần
sẽ phát:

c- Yêu cầu trong miền thời gian đối với SFN
Giá trị khoảng bảo vệ được chọn sẽ là điểm chính trong cấu hình mạng SFN: vì

khoảng bảo vệ sẽ phản ánh trễ phản xạ lớn nhất mà hệ thống có thể chấp nhận được, và
nó cũng phản ánh khoảng cách lớn nhất giữa 2 máy phát trong mạng.
Có lẽ yêu cầu về mặt thời gian chính là một thách thức đối với các nhà

- Cùng một tần số,

phát hình: vì nó đòi hỏi mỗi máy phát phải phát cùng một symbol tại cùng một

- Tại cùng một thời điểm,

thời điểm, nên tất yếu dẫn đến đồng bộ về thời gian. Việc đồng bộ này sẽ đảm

- Lượng thông tin phát đi giống nhau.

bảo sao cho các echo (tự nhiên hay nhân tạo) đều nằm trong phạm vi của

Những luật lệ này tạo nên những yêu cầu cho SFN cơ sở, vì nó có ảnh

khoảng bảo vệ. Như ta thấy minh họa trên hình 1.22.

hưởng trực tiếp trong quá trình thiết kế mạng phát hình: đó là yêu cầu phải
đồng bộ các máy phát cả về mặt thời gian lẫn tần số.

37

38


đòi hỏi một kênh RF trống hoàn toàn cho vùng phục vụ.
-

Hoạt đông tốt nhất với mạng gồm nhiều máy phát công suất thấp. Nghĩa

là SFN tận dụng tốt hiệu quả về công suất.
1.6. Kết luận chƣơng I
Từ những phân tích trên ta có thể thấy được những ưu, nhược điểm khi sử
dụng kỹ thuật điều chế DVB-T:
- Ƣu điểm:
• Đáp ứng được nhu cầu truyền thông tốc độ cao ( nhất là với công
nghệ truyền hình khi ghép nhiều kênh chương trình) với khả năng kháng nhiễu
Hình 1.22: Đồng bộ về mặt thời gian.
Cửa sổ thời gian sẽ cho phép loại bỏ khoảng bảo vệ trong lúc lấy mẫu tín
hiệu tại máy thu. Vì thế khoảng bảo vệ phải được bố trí như là một "quĩ thời
gian": nó sẽ được dùng trong không gian nhưng không sử dụng để bù lỗi đồng bộ
thời gian của các máy phát.

tốt trên kênh phađinh chọn lọc tần số.
• Tính phân tập tần số cao do thông tin được trải ra trên nhiều
sóng mang con khác nhau, tạo nên khả năng chống được các ảnh hưởng của
kênh pha đinh chọn lọc tần số.
• Hiệu quả sử dụng phổ cao do OFDM sử dụng nhiều sóng mang
con sóng mang này trực giao nghĩa là các sóng mang con có một phần

Thực tế các nhà điều hành mạng sử dụng đồng hồ tham chiếu lấy từ GPS
với xung chuẩn 1PPS. Xung chuẩn này cho phép chèn thêm nhãn thời gian tại lúc
ghép kênh, giúp cho tại mỗi máy phát bộ xử lý COFDM có thể gây trễ ghép kênh
đầu vào cho đến khi có sự ổn định thời gian chung.

chồng lên nhau trong miền tần số mà vẫn đảm bảo chống ISI tại đầu thu.
• Rất đơn giản và hiệu quả trong triển khai hệ thống.

- Nhƣợc điểm:
• Tỷ số công suất cực đại trên công suất trung bình cao do tín hiệu
OFDM là tổng của nhiều thành phần tín hiệu nên biên độ của nó có đỉnh cao dẫn

d- SFN: ứng dụng thực tế.
Cơ chế của COFDM trong mạng SFN được thực hiện trong rất nhiều
quốc gia cả ở hệ thống DAB lẫn DVB-T. Ngày nay các mạng có tính thương mại
sử dụng khả năng này để tối ưu hóa vùng phủ sóng cũng như để thực hiện mạng
phát hình như là các cell RF ở Anh, Thụy Điển, Tây Ban Nha và Pháp.

đến tỷ số PAPR là cao.
• Quá trình đồng bộ gặp nhiều khó khăn hơn so với hệ thống thông
thường vì hệ thống khá nhạy với nhiễu tạp âm, lỗi dịch tần số sóng mang, lỗi
định thời tần số lấy mẫu...

SFN dựa trên COFDM hoàn toàn không chỉ là tính năng thú vị chỉ trong
phòng thí nghiệm mà nó hoàn toàn có thể ứng dụng trong thực tế.
- SFN tạo ra hiệu quả về phổ lớn
-

Trong khi MFN có thể hoạt động xen với các dịch vụ analog thì SFN

39

40