Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh (2)

MỤC LỤC
1.Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh...................................................3
1.1.Khái quát hệ thống truyền hình số vệ tinh...................................................3
1.2.Ưu nhược điểm của truyền hình vệ tinh......................................................5
1.3.Một số ứng dụng của truyền hình số vệ tinh...............................................6
2.Tiêu chuẩn DVB-S........................................................................................7
2.1.Tiêu chuẩn DVB-S......................................................................................7
2.1.1.Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng............................................8
2.1.2.Mã hóa ngoài..........................................................................................10
2.1.3.Khối xáo trộn bit.....................................................................................11
2.1.4.Mã hóa trong – mã chập.........................................................................11
2.1.5.Lọc băng gốc và điều chế tín hiệu..........................................................12
2.2.Các thông số cơ bản hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S...................12
3.Tiêu chuẩn DVB-S2....................................................................................14
3.1.Tiêu chuẩn DVB-S2..................................................................................14
3.1.1.Khối thích nghi kiểu truyền dẫn.............................................................15
3.1.1.1.Khối giao diện đầu vào........................................................................16
3.1.1.2.Bộ mã hóa CRC-8...............................................................................16
3.1.1.3.Khối Merger/Slicer..............................................................................17
3.1.1.4.Chèn BBHEADER..............................................................................19


3.1.2.Khối thích nghi dòng truyền tải..............................................................21
3.1.2.1.Bộ đệm................................................................................................21
3.1.2.2.Ngẫu nhiên hóa khung BBFRAME.....................................................21
3.1.3.Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC..............................................................22
3.1.3.1.Mã hóa ngoài – mã BCH.....................................................................24
3.1.3.2.Mã hóa trong LDCP............................................................................25
3.1.3.3.Xáo trộn bit..........................................................................................25
3.1.4.Khối ánh xạ bit lên chòm sao điều chế...................................................26
3.1.5.Tạo khung lớp vật lý...............................................................................28

3.1.5.1.Cấu trúc khung truyền tải trong DVB-S2............................................28
3.1.5.2.Quá trình tạo khung lớp vật lý.............................................................30
3.1.6.Lọc băng thông gốc và điều chế cầu phương.........................................32
3.2.Đặc điểm của tiêu chuẩn DVB-S2............................................................33
3.3.Một số điểm đáng chú ý về thông số kỹ thuật của tiêu chuẩn DVB-S2....35
3.4.So sánh một số thông số kỹ thuật với DVB-S...........................................40
Tổng kết..........................................................................................................43

2


1. Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh
Truyền hình qua vệ tinh là một phương pháp phủ sóng có hiệu quả so với
các phương pháp khác. Trong hệ thống truyền hình mặt đất, để phủ sóng toàn
bộ lãnh thổ sẽ cần đến rất nhiều trạm phát truyền hình mặt đất với chất lượng
tín hiệu không đồng đều, nhất là với địa hình nhiều đồi núi như nước ta.
Truyền hình qua vệ tinh có những ưu điểm mà các hệ thống phát sóng truyền
hình khác như truyền hình cáp hay truyền hình mặt đất không thể có được.
1.1.

Khái quát hệ thống truyền hình số vệ tinh

Khác với các phương pháp truyền dẫn khác như truyền hình mặt đất hay
truyền hình cáp, phương pháp truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh cũng có những
đặc điểm riêng phụ thuộc vào mục đích truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh. Do
đặc điểm của truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh có đặc điểm là truyền dẫn trong
tầm nhìn thẳng, hệ số định hướng của anten lớn, tín hiệu ít bị ảnh hưởng của
phản xạ nhiễu đường. Tuy nhiên do công suất trên vệ tinh là hữu hạn, đồng
thời cự ly thông tin lớn, suy giảm đường truyền lớn, dễ bị ảnh hưởng của mưa
nhất là băng tần Ku vì vậy tỷ số C/N của đường truyền không cao so với các

phương pháp truyền dẫn khác, ví dụ như truyền hình cáp hay truyền hình số
mặt đất. Chính vì những lý do đó mà hiệu suất sử dụng băng thông không cao
so với các phương pháp truyền dẫn khác.
Các trạm phát sóng truyền hình DBS (Direct Broadcast Satellte) làm
nhiệm vụ nhận tín hiệu Audio/Video từ các nguồn chương trình khác nhau
như: Studio, internet, cáp quang… tín hiệu sau đó được số hóa, mã hóa, nén,
ghép kênh, điều chế, qua hệ thống mã khóa quản lý khách hàng rồi được phát
lên vệ tinh với tần số đường lên.
Vệ tinh nhận tín hiệu từ trạm phát, khuếch đại rồi chuyển đến cho các
thuê bao với tần số đường xuống.

3


Hình 1.1: Sơ đồ khối truyền hình số qua vệ tinh
 Khối mã hóa tín hiệu và ghép kênh: Có nhiệm vụ tạo ra dòng truyền tải
TS. Tín hiệu truyền hình tương tự được biến đổi sang tín hiệu số, sau
đó được nén theo tiêu chuẩn MPEG–2. Dòng bit thu được là các dòng
cơ sở ES được phân vào các gói dòng truyền tải TS. Tùy thuộc vào hệ
thống mà dòng truyền tải có thể là đơn chương trình hay đa chương
trình. Các biện pháp khóa mã cũng có thể được áp dụng để tăng tính
bảo mật cho hệ thống.
 Khối điều chế: Sau khi tạo thành dòng truyền tải MPEG–2, tín hiệu
được đưa đến khối điều chế tín hiệu số. Khối điều chế có nhiệm vụ biến
đổi tín hiệu truyền hình số MPEG–2 thành tín hiệu trung tần IF. Tùy
thuộc vào các tiêu chuẩn khác nhau mà các kiểu điều chế được sử dụng
khác nhau. Các kiểu điều chế được áp dụng trong tiêu chuẩn DVB–S là
QPSK, BPSK, 8PSK hay 16PSK; trong DVB–S2 là QPSK, 8PSK,
16APSK, 32APSK.

4


 Phần RF: Sau khi điều chế dòng truyền tải thành tín hiệu trung tần IF,
tín hiệu trung tần IF sẽ được đưa tới khối đổi tần lên (Upconverter) để
biến đổi tín hiệu trung tần từ 70 MHz lên thành tín hiệu RF. Tùy thuộc
vào băng tần hoạt động của hệ thống mà tần số RF có thể thay đổi từ
5,9 GHz đến 6,7 GHz đối với băng tần C hay từ 13,75 GHz đến 14,5
GHz đối với băng tần Ku. Sau khi đi qua khối đổi tần tín hiệu RF được
đưa vào khối khuếch đại công suất (HPA – High Power Amplifier) để
đạt công suất cần thiết phát lên vệ tinh. Khối đổi tần này và khối
khuếch đại công suất tương tự như các khối khuếch đại công suất hay
đổi tần trong các trạm phát truyền hình tương tự qua vệ tinh.
1.2.

Ưu nhược điểm của truyền hình vệ tinh
Ưu điểm:
− Tính quảng bá cho mọi địa hình, vùng phủ sóng rộng.
− Có dải thông khá rộng, khả năng đa truy nhập, dung lượng thông tin
lớn.
− Chất lượng và độ tin cậy cao.
− Tính linh hoạt cao, hiệu quả kinh tế lớn.
− Đa dạng về loại hình phục vụ
− Thích hợp cho các dịch vụ quảng bá hiện đại.
Nhược điểm:
− Trễ đường truyền lớn.
− Ảnh hương của tạp âm và suy hao.
− Giá thành lắp đạt hệ thống rất cao, chi phí để phóng vệ tính tốn
kém.
− Tồn tại xác suất rủi ro.

− Khó bảo dưỡng, sửa chữa và nâng cấp.
− Vệ tinh có tuổi thọ giới hạn, khoảng 20 năm. Mỗi lần thay thế đòi
hỏi giá thành cao.
− Không gian để phát triển hạn chế.
− Phụ thuộc nhiều vào thời tiết, bức xạ mặt trời.

5


1.3.

Một số ứng dụng của truyền hình số vệ tinh
 Truyền hình trực tiếp từ vệ tinh tới các hộ gia đình (DTH): Cung
cấp các kênh truyền hình mà người xem có thể thu trực tiếp chương
trình truyền hình từ vệ tinh bằng anten thu có đường kính từ 60cm
đến 90cm.

Hình 1.2: Một số ứng dụng của truyền hình số qua vệ tinh
 Truyền dẫn tín hiệu đến các trạm phát lại mặt đất: Phương thức này
đang được áp dụng hiệu quả tại Đài THVN để đưa tín hiệu các
chương trình VTV1, VTV2, VTV3, VTV5 đến khoảng hơn 100
trạm phát lại mặt đất của THVN tại các tỉnh thành phố và hàng
ngàn máy phát lại công suất nhỏ khác tại các huyện, xã trong cả
nước.
 Truyền hình độ phân giải cao (HDTV): Cung cấp các kênh truyền
hình có độ phân giải cao HDTV trên độ rộng băng tần của 1 bộ phát
đáp mà hệ thống tương tự không thể thực hiện được.
6

 Truyền dẫn tín hiệu truyền hình lưu động (SNG): Truyền tin nhanh
từ hiện trường về studio, truyền hình trực tiếp các chương trình ca
nhạc, thể thao, các sự kiện chính trị, văn hóa...
 SMATV: Cung cấp dịch vụ truyền hình đến các tòa nhà lớn, khu
chung cư.
 Đầu cuối CATV: Cung cấp tín hiệu truyền hình đến các đầu cuối
dịch vụ truyền hình cáp để đưa đến các thuê bao truyền hình cáp.
2. Tiêu chuẩn DVB-S
2.1.

Tiêu chuẩn DVB-S

Tiêu chuẩn DVB-S ra đời vào năm 1994, được sử dụng phổ biến để
truyền tín hiệu truyền hình quảng bá vệ tinh. Đường truyền vệ tinh ngoài
những ưu điểm còn tồn tại một nhược điểm lớn là cự ly thông tin lớn, chịu
ảnh hưởng mạnh của nhiễu và tạp âm... Bản thân dòng truyền tải MPEG-2
không có chức năng sửa lỗi, chống nhiễu đường truyền do vậy không thể
truyền trực tiếp dòng truyền tải. Tiêu chuẩn được thiết kế trên cơ sở gia tăng
khả năng chống nhiễu cho dòng tải MPEG-2.
Theo DVB-S, quá trình xử lý tín hiệu truyền hình về tinh gồm các bước
sau:
−
−
−
−
−

Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng.
Mã hóa ngoài sử dụng mã Reed-Solomon RS (204,188).
Xáo trộn bit nhằm tăng khả năng chống lỗi cụm.

Mã hóa trong sử dụng mã xoắn với các tỷ lệ mã khác nhau.
Lọc băng gốc và điều chế QBSK.

7


Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình vệ tinh DVB-S
2.1.1. Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng
a) Sự cần thiết phải phân tán năng lượng
Dòng bit đầu vào phải được tiến hành phân tán năng lượng, mục đích của
quá trình này là nhằm xáo trộn các bit nhằm tránh hiện tượng các bit giống
nhau tập trung với số lượng lớn. Khi đó sẽ xảy ra hiện tượng tập trung năng
lượng trong phổ, được biết đến như các phổ vạch. Cần tránh xuất hiện phổ
vạch do:
− Sự tập trung năng lượng cao tần sẽ tăng khả năng tạo ra giao thoa
trong các kênh có tần số cạnh nhau.
− Các vạch phổ cố định có thể tạo ra vấn đề nghiêm trọng khi thu. Bởi
vì bộ dao động nội có thể điều chỉnh đến vạch phổ thay cho sóng
mang tới, gây tổn hao thông tin.
− Các vạch phổ, thực chất là thành phần một chiều DC rất khó để
truyền dẫn, gây mất mát thông tin được truyền đi.

8


b) Nguyên lý của ngẫu nhiên hóa nhằm phân tán năng lượng
Việc ngẫu nhiên hóa được thể hiện theo nguyên lý tương tự như kỹ thuật
trải phổ. Dãy bit đầu vào sẽ được cộng modul 2 với một dãy bit giả ngẫu
nhiên (PRBS – Pseudo Random Binary Sequence) được tạo ra từ các thanh
ghi dịch. Như vậy tín hiệu đầu vào có phổ bất kỳ trở thành tín hiệu có phổ

tương tự như phổ của tín hiệu giả ngẫu nhiên.
Tại phía thu, dãy bit thu được cũng được cộng với dãy bit giả ngẫu nhiên.
Khi đó sẽ khôi phục được dữ liệu hoàn toàn giống như trước khi xáo trộn.
Để tín hiệu sau khi khôi phục hoàn toàn giống với tín hiệu đã truyền tải đi
thì tín hiệu giả ngẫu nhiên tại phần thu phải giống hoàn toàn so với phần phát
và phải đồng bộ với phần phát.
c) Điều kiện của chuỗi giả ngẫu nhiên
Các chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS có thể được tạo ra từ các thanh ghi dịch
và các mạch hồi tiếp. Đối với thanh ghi dịch có độ dài n, độ dài N của chuỗi
PRBS được tạo ra là: N = 2n − 1 .
Chuỗi PRBS trước khi xáo trộn với luồng bit vào MPEG-2 phải thỏa mãn
các điều kiện như:
− Tính cân đối (balance property): Số bit 1 và 0 lệch nhau tối đa 1 bit.
− Tính chạy (run property): Số bước chạy độ dài 1 chiếm 1/2 tổng số
bước chạy, số bước chạy có độ dài 2 chiếm 1/4 tổng số bước chạy, độ
dài 3 chiếm 1/8 tổng số bước chạy...
− Tính tương quan (correlation property): So chuỗi ban đầu với chính
chuỗi đó khi dịch chuyển, tổng các số hợp (giống nhau) a
(agreement) và tổng các số không hợp (khác nhau) d (disagreement)
lệch nhau không nhiều hơn 1.
9


2.1.2. Mã hóa ngoài
Đường truyền vệ tinh chịu ảnh hưởng lớn của nhiễu và tạp âm nên việc áp
dụng các phương pháp sửa lỗi là rất cần thiết. Thông tin truyền hình là dạng
thông tin một chiều do vậy phương pháp sửa lỗi được sử dụng là phương pháp
sửa lỗi trước FEC. Theo phương pháp này, phía thu khi nhận được tín hiệu sẽ
có khả năng phát hiện và tự sửa chữa lỗi bit nếu có.
Dòng bit sau khi qua khối thích nghi dòng truyền tải và phân tán năng

lượng sẽ được đưa đến khối mã hóa ngoài. Trong tiêu chuẩn DVB, mã ngoài
được sử dụng là mã RS (204,188). Đây là mã Reed-Solomon, thuộc dạng mã
khối. Mã khối xử lý các khối mã theo kích thước cố định, đối với mã RS (204,
188) kích thước khối mã được xử lý là 188 byte phù hợp với kích thước gói
truyền tải MPEG-2. Các gói này được kết hợp với 16 byte gồm các thông tin
có chức năng phục vụ cho mục đích xác định và sửa lỗi tại phía thu. Như vậy
kích thước từ mã sau bộ mã hóa ngoài là 204 byte.

Hình 2.2: Gói dòng truyền tải TS của MPEG-2

Hình 2.3: Gói TS sau khi được mã hóa TS (204,188)
Mã RS (204,188) là mã được rút gọn dựa trên mã gốc RS (255,239).
Trước khi đưa vào bộ mã hóa RS (255,239), dòng bit được thêm vào 51 byte
mang giá trị 0. Tại đầu ra bộ mã hóa các giá trị này sẽ bị loại bỏ để tạo thành
gói 204 byte.

10


Theo lý thuyết về mã khối, mã RS (204,188) có thể sửa được tối đa 8 byte
trong 1 gói. Khả năng sửa lỗi của mã khối đối với lỗi ngẫu nhiên phụ thuộc
vào số vị trí nhỏ nhất khác nhau giữa các cặp mã khác nhau, được gọi là
khoảng cách Hamming. Mã RS (204,188) có thể sửa được cả lỗi ngẫu nhiên
và lỗi chùm, tuy nhiên nó chỉ hiệu quả đối với các lỗi đơn, nếu lỗi chùm ảnh
hưởng đến nhiều hơn 8 byte thì mã RS (204,188) không thể khắc phục được
mà phải kết hợp với các phương pháp sửa lỗi khác.
2.1.3. Khối xáo trộn bit
Phương pháp xáo trộn bit được kết hợp với mã ngoài RS (204,188) để
nâng cao khả năng sửa lỗi chùm. Khi có lỗi chùm xảy ra, chất lượng tín hiệu
thu được suy giảm đột ngột. Nếu lỗi chùm xảy ra vượt quá 8 byte thì phương

pháp mã sửa sai RS (204,188) không thể khắc phục được và dẫn tới sự sai
lệch trong quá trình giải mã lại tín hiệu.
Nguyên lý của việc xáo trộn bit là xáo trộn các byte trong các gói khác
nhau theo một quy luật nhất định, sao cho các byte liền nhau sẽ thuộc các gói
khác nhau. Tại phía thu, việc xáo trộn được làm ngược lại với phía phát. Khi
có lỗi chùm xảy ra trên đường truyền thì các lỗi đó phân đều trên các gói mà
không tập trung tại một gói, nhờ đó mà khi đường truyền bị lỗi chùm thì vẫn
có thể khắc phục được trong một giới hạn nào đó.
2.1.4. Mã hóa trong – mã chập
Mã hóa trong là lớp mã hóa thứ 2 được sử dụng trong truyền hình số vệ
tinh và truyền hình số mặt đất để nâng cao hơn nữa khả năng sửa lỗi đường
truyền. Mã hóa trong theo tiêu chuẩn DVB-S là loại mã chập. Mã chập không
xử lý các khối bit cố định như mã khối. Dòng bit đầu vào bộ mã hóa là liên
tục và được đưa vào một thanh ghi dịch có kích thước K (tầng), được gọi là
chiều dài ràng buộc của bộ mã hóa. Tín hiệu đầu vào sẽ được cộng modul 2

11


với nội dung chứa trong thanh ghi dịch. Sở dĩ gọi là mã chập vì tín hiệu vào
sẽ được mã hóa bằng cách cộng với chính nó đã được làm trễ về thời gian.
2.1.5. Lọc băng gốc và điều chế tín hiệu
Trong các thiết bị điều chế tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh, tín hiệu
được xử lý bằng DSP ở khâu điều chế cũng như các bộ lọc số trung tân. Điều
này giúp cho tín hiệu truyền hình có được độ linh động cao và tốc độ ổn định.
Việc điều chế tín hiệu sử dụng DSP cho phép thay đổi kiểu điều chế (QPSK,
8PSK) dễ dàng trong những trường hợp đặc biệt.
Tín hiệu vào bộ điều chế là tín hiệu số với các xung biểu diễn “0” và “1”.
Phổ tần số của các tín hiệu này theo lý thuyết là vô hạn và đòi hỏi kênh truyền
cũng phải có băng thông vô hạn để truyền dẫn. Điều này không thể thực hiện

được trong thực tế do vậy cần phải có các bộ lọc để hạn chế dải thông của tín
hiệu. Sử dụng các bộ lọc dẫn đến can nhiễu giữa các symbol liền nhau, được
gọi là nhiễu liên symbol ISI. Để khắc phục điều này, các bộ lọc phải thỏa mãn
tiêu chuẩn Nyquist. Loại bộ lọc được sử dụng trong tiêu chuẩn DVB-S là bộ
lọc cos nâng, được đặc trưng bởi hệ số roll-off α.
2.2.

Các thông số cơ bản hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S

Các thông số chung của hệ thống DVB-S được tham chiếu và áp dụng
nguyên vẹn từ tài liệu ETSI EN 300 421 V1.1.2 về khuyến nghị cấu trúc
khung, mã hóa kênh và điều chế đối với hệ thống truyền hình số vệ tinh
DVB-S. Cụ thể như sau:
STT

Thông số

Yêu cầu

1

Hệ thống truyền hình số vệ tinh

DVB-S

2

Dải tần số

11/12Ghz

3

Hệ số α

0.35

5

Phương thức điều chế số

QPSK

12


6

Tỷ lệ mã sửa sai (FEC)

1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8

Bảng 2.1: Thông số cơ bản của tiêu chuẩn DVB-S
Bảng sau cho thấy sự so sánh giữa băng thông tín hiệu truyền, tỷ lệ mã
chập với lượng thông tin hữu ích thu được sau giải mã chống nhiễu. Thông tin
hữu ích tăng theo tỷ lệ mã chập được sử dụng và băng thông được cấp phát
cho kênh truyền.

Bảng 2.2: Sự phụ thuộc của tốc độ bit vào băng thông và tỷ
lệ mã trong DVB-S

Trong đó:
BW (Bandwidth): Băng thông tín hiệu.
RS : Tốc độ symbol. Coi kênh truyền có hiệu suất sử dụng băng thông
BW / RS = 1, 28 .
RU : Tốc độ dòng bit sau giải mã FEC.

Tuy các tỷ lệ mã cao có hiệu suất dòng bit lớn hơn nhưng khả năng chống
nhiễu thấp, không phù hợp với đường truyền kém. Bảng sau cho thấy mối
13


quan hệ giữa tỷ lệ mã và tỷ số năng lượng bit trên mật độ phổ công suất tạp
âm ( Eb / N 0 ). Tỷ số Eb / N 0 được chọn để thỏa mãn tiêu chí QEF sau khi qua
bộ giải mã Reed-Solomon. Như vậy, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể và chất
lượng đường truyền mà tỷ lệ mã được lựa chọn phù hợp.

Bảng 2.3: Tỷ lệ mã trong và Eb / N 0 yêu cầu tại phía thu
(*) Eb / N 0 yêu cầu được tính với BER = 2.10−4 sau khi giải mã chập, QEF
sau giải mã RS (204,188).
QEF được định nghĩa là có xấp xỉ nhỏ hơn 1 lỗi trong 1 giờ ở đầu vào của
bộ giải nén MPEG-2 tương ứng với BER 10−10 đến 10−11 .

3. Tiêu chuẩn DVB-S2
Chuẩn truyền hình số vệ tinh DVB-S hiện đang được sử dụng rộng rãi
trên thế giới, tuy nhiên nhu cầu tăng hiệu quả sử dụng băng tần và tốc độ
truyền dẫn tín hiệu để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các dịch vụ như
dịch vụ HDTV, dịch vụ Internet tốc độ cao qua vệ tinh... Chuẩn DVB-S2 ra
đời để đáp ứng các nhu cầu đó.
3.1.

Tiêu chuẩn DVB-S2

DVB-S2 là thế hệ thứ 2 của truyền hình số qua vệ tinh, được phát triển từ
năm 2003. DVB-S2 kết hợp chức năng của truyền hình quảng bá DVB-S và
14


các ứng dụng chuyên nghiệp DVB-DSNG trong một tiêu chuẩn duy nhất.
Trong tương lai, DVB-S2 sẽ dần thay thế cả hai tiêu chuẩn này nhờ sự vượt
trội về hiệu quả sử dụng băng tần và độ linh hoạt.
Sơ đồ khối hệ thống DVB-S2 như sau:

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống DVB-S2
3.1.1. Khối thích nghi kiểu truyền dẫn
Khối thích nghi kiểu truyền dẫn thực hiện việc thích nghi giao diện đầu
vào, mã hóa CRC-8 để phát hiện lỗi, đồng bộ và kết hợp dòng bit (trong
trường hợp đầu vào đa chương trình), chia nhỏ dòng bit thành các DATA
FIELD. Cuối cùng, một tín hiệu báo hiệu được thêm vào để thông báo cho
phía thu biết những thông tin cơ bản về dữ liệu và cấu trúc khung. Định dạng
của chuỗi bit đầu ra của khối thích nghi kiểu truyền dẫn sẽ bao gồm trường
BBHEADER (80 bit) và trường dữ liệu DATA FIELD có kích thước không
cố định.

15


3.1.1.1. Khối giao diện đầu vào
Theo định nghĩa, đầu vào của hệ thống DVB-S2 có thể là:
− Một hoặc nhiều dòng truyền tải (TS) MPEG.
− Một hoặc nhiều dòng dữ liệu chung, có thể là dòng bit liên tục hoặc

dạng gói.
Do DVB-S2 chấp nhận nhiều dạng đầu vào khác nhau nên các dạng đầu
vào này cần phải được nhận biết và chuyển về một dạng chung. DVB-S2 phân
loại đầu vào dựa trên độ dài của dòng bit và gán các giá trị độ dài gói UPL
(User Packets Length) tương ứng như sau:
− Dòng truyền tải TS: Giá trị UPL cố định và bằng (188 x 8) bit (độ dài
một gói MPEG). Byte đầu tiên luôn là byte đồng bộ.
− Dòng dữ liệu chung: Có thể là dòng bit liên tục hoặc dạng gói dữ
liệu. Trong trường hợp gói, nếu độ dài gói không đổi và nhỏ hơn 64k
thì UPL được gán bằng độ dài của gói, nếu không thỏa mãn 2 điều
kiện trên thì đầu vào được xem như liên tục.
Đối với các gói dữ liệu không phải dòng truyền tải, nếu byte đồng bộ là
byte đầu tiên của gói thì byte này sẽ không bị thay đổi. Nếu không, byte đồng
bộ bằng 0 D sẽ được thêm vào phía trước của gói đồng thời giá trị UPL tăng
thêm 8 bit.
− Tín hiệu điều chế ACM: Nếu hệ thống làm việc trong chế độ mã hóa
điều chế thích nghi ACM, tín hiệu điều khiển có thể được sử dụng để
điều chỉnh tỷ lệ đầu vào cho phù hợp với điều kiện truyền dẫn.
3.1.1.2. Bộ mã hóa CRC-8
Mã hóa CRC chỉ được sử dụng cho dạng dữ liệu gói. Nếu UPL = 0 D thì
khối này được bỏ qua không xử lý.
16


Trường hợp UPL ≠ 0, dòng bit đầu vào sẽ có dạng một chuỗi các gói dữ
liệu người dùng UP (User Packet) với độ dài UPL, bắt đầu bằng byte đồng bộ
(byte đồng bộ được hệ thống gán bằng 0 nếu không có).
Nếu như vậy, phần mang thông tin có ích của gói UP (ngoại trừ byte đồng
bộ) sẽ được đưa vào bộ mã hóa CRC, với đa thức sinh:
g(X) = ( X 5 + X 4 + X 3 + X 2 + 1)( X 2 + X + 1)( X + 1) = X 8 + X 7 + X 6 + X 4 + X 2 + 1 .

Đầu ra bộ mã hóa CRC là phần dư của phép tính: [X 8u ( X ) : g ( X )] , trong đó
u(X) là gói đầu vào sau khi trừ đi 8 bit của byte đồng bộ. Giá trị này sẽ thay
thế cho byte đồng bộ của gói UP tiếp theo, còn byte đồng bộ bị thay thế sẽ
được copy vào trường SYNC của BBHEADER.

Hình 3.2: Hoạt động của bộ mã hóa CRC-8

3.1.1.3. Khối Merger/Slicer
Đầu vào của bộ Merger/Slicer có thể là dòng bit liên tục hoặc gói UP.
Khối Merger/Slicer gồm 2 thành phần, thực hiện 2 nhiệm vụ khác nhau:

• Slicer:

17


Đọc dòng dữ liệu vào (trường hợp có nhiễu đầu vào thì chỉ đọc 1 trong
số các dòng đầu vào) rồi chia thành các khối DATA FIELD có kích
thước DFL (Data Field Length). Giá trị DFL phải thỏa mãn:
( K bch − 80) ≥ DFL ≥ 0

Trong đó K BCH là độ dài khối bit trước khi mã hóa BCH (nhận các giá
trị khác nhau, tùy theo tỷ lệ mã được áp dụng), 80 bit là kích thước của
trường BBHEADER.
• Merger:
Liên kết các khối DATA FIELD của cùng một dòng đầu vào. Trong
trường hợp chỉ có một dòng dữ liệu đầu vào thì khối Merger trở nên
không cần thiết và được bỏ qua.
Tùy thuộc vào ứng dụng, việc phân chia các bit vào trường DATA
FIELD có thể được thực hiện theo 2 cách:

− Lắp đầy kích thước tối đa của DATA FIELD, tương ứng với độ dài
bit yêu cầu trước khi mã hóa BCH trừ đi 80 bit BBHEADER. Như
vậy, một gói UP có thể bị chia vào nhiều DATA FIELD khác nhau.
− Ngược lại, có thể phân chia sao cho mỗi DATA FIELD chỉ chứa
một số nguyên các UP.
Do các gói UP có thể bị chia vào các DATA FIELD khác nhau và các
byte đồng bộ được thay thế bằng trường sửa lỗi CRC-8, nên để thực hiện
đồng bộ ở phía phát cần chỉ ra số các bit tính từ đầu một DATA FIELD cho
đến bit bắt đầu của trường CRC-8 đầu tiên. Khoảng cách này sẽ được chứa
trong những SYNCD trong BBHEADER.

18


Hình 3.3: Định dạng đầu ra sau khối thích nghi kiểu truyền dẫn
3.1.1.4. Chèn BBHEADER
Một trường BBHEADER có độ dài cố định (10 byte) sẽ được thêm vào
phần đầu của DATA FIELD nhằm xác định cấu trúc của DATA FIELD đó.
BBHEADER gồm các thành phần:
1) MATYPE (2 byte): mô tả định dạng dòng dữ liệu đầu vào, phương pháp
thích nghi kiểu truyền dẫn, chế độ làm việc CCM hay ACM, hệ số rolloff α.
Trong đó:
• Byte đầu tiên (MATYPE – 1) gồm các thành phần:
− TS/GS – Transport Stream/ Generic Stream: đầu vào là dòng truyền tải
hay dòng dữ liệu chung (2 bit).
− SIS/MIS – Single Input Stream/Multiple Input Stream: Một hay nhiều
dòng dữ liệu đầu vào (1 bit).

19

− CCM/ACM: Mã hóa và điều chế không đổi CCM hay mã hóa và điều
chế thích nghi ACM (1 bit).
− ISSYI – Input Stream Synchronization Indicator: Chỉ thị cơ chế định
thời ở phía thu có hoạt động hay không (1 bit).
− NPD – Null Packet Deletion: Chỉ thị cơ chế xóa các gói rỗng có hoạt
động hay không (1 bit).
− RO: Hệ số roll-off α (2 bit).

Bảng 3.1: Giá trị các trường trong MATYPE – 1
• Byte thứ 2 (MATYPE – 2): Nếu trường SIS/MIS chỉ thị nhiều dòng dữ
liệu đầu vào thì byte thứ 2 chứa nội dung xác định các dòng dữ liệu
này, nếu không sẽ không được dự phòng.
2) UPL – User Packet Length (2 byte): Chiều dài của gói người dùng UP
[bit]. UPL nhận các giá trị trong khoảng [0, 65535].
3) DFL – Data Field Length (2 byte): chiều dài của DATA FIELD [bit].
DFL nhận các giá trị trong khoảng [0, 58112].
4) SYNC (1 byte): bản sao của byte đồng bộ gói UP.
5) SYNCD (2 byte): khoảng cách từ bit đầu tiên của DATA FIELD và bit
bắt đầu của trường CRC-8 đầu tiên thuộc DATA FIELD đó.

20


6) CRC-8: byte chỉ thị lỗi áp dụng cho 9 byte đầu tiên của BBHEADER.
3.1.2. Khối thích nghi dòng truyền tải

Hình 3.4: Các thành phần trong khối thích nghi dòng truyền tải
3.1.2.1. Bộ đệm
Đầu ra của khối là khung BBFRAME sẽ được đưa vào khối mã hóa BCH,

do vậy BBFRAME phải có đúng kích thước theo yêu cầu của bộ mã hóa. Bộ
đệm được sử dụng trong trường hợp dữ liệu không đủ lấp đầy một khung
BBFRAME, hoặc một số nguyên lần các gói UP nằm trong DATA FIELD,
dẫn đến còn có những chỗ trống. Khi đó bộ đệm sẽ bổ sung thêm
( K bch − DFL − 80) bit 0 để khung BBFRAME có độ dài cần thiết là K bch . Đối với

ứng dụng quảng bá, DFL = Kbch − 80 do vậy không cần sử dụng bộ đệm.

Hình 3.5: Khung BBFRAME tại đầu ra khối thích nghi dòng truyền tải
3.1.2.2. Ngẫu nhiên hóa khung BBFRAME
Quá trình ngẫu nhiên hóa được sử dụng tương tự như trong tiêu chuẩn
DVB-S nhằm phân tán năng lượng dòng bit, tránh xuất hiện thành phần DC
trong phổ tín hiệu. Nguyên lý thực hiện trong DVB-S2 cũng sử dụng chuỗi
giả ngẫu nhiên PRSB.

21


Hình 3.6: Nguyên lý ngẫu nhiên hóa trong DVB-S2
3.1.3. Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC

Hình 3.7: Các thành phần trong khối mã hóa trước FEC
DVB-S2 cũng áp dụng các biện pháp sửa lỗi trước như DVB-S, tuy nhiên
phương pháp mã hóa khác với DVB-S. Thay thế tương ứng cho mã ReedSolomon và mã chập là mã khối BCH và mã kiểm tra độ ưu tiên cường độ
thấp LPDC. Ngoài ra một số lượng lớn các tỷ lệ mã hóa được đưa vào DVBS2 giúp cho hệ thống có thể linh hoạt làm việc theo các điều kiện đường
truyền khác nhau, thậm chí cả khi mức nhiễu cao hơn mức tín hiệu.
Định dạng đầu vào bộ mã hóa sửa sai là các khung BBFRAME. Bộ mã
hóa đưa thêm các bit sửa sai tương ứng với 2 loại mã hóa, tạo thành cấu trúc
khung mới FECFRAME như sau:

22


Hình 3.8: Cấu trúc FECFRAME sau bộ mã hóa trước
Trong đó:
K bch : kích thước khối bit trước mã hóa BCH.
N bch : kích thước khối bit sau mã hóa BCH.
kldpc : kích thước khối bit trước mã hóa LDPC.
nldpc : kích thước khối bit sau mã hóa LDPC.

DVB-S2 định nghĩa 2 loại cấu trúc khung FECFRAME: loại bình thường
có độ dài 64800 bit và loại ngắn 16200 bit. Các khung FECFRAME dài có
khả năng bảo vệ lỗi tốt hơn nhưng có độ trễ lớn hơn so với loại ngắn 16200
bit. Do vậy cấu trúc khung ngắn được lựa chọn cho các ứng dụng mà độ trễ là
quan trọng, còn khung bình thường 64800 bit được sử dụng để tối ưu hóa khả
năng bảo vệ chống nhiễu.

Bảng 3.2: Các tham số mã hóa đối với khung FECFRAME thường
23


3.1.3.1. Mã hóa ngoài – mã BCH
Mã BCH là loại mã khối được sử dụng trong DVB-S2 để thay thế cho mã
ngoài Reed-Solomon. Nguyên lý tạo từ mã BCH được tóm tắt như sau:
- Giả sử khối bit cần mã hóa là: m = (mK

bch −1

, mKbch − 2 ,..., m1 , m0 )

- Nhân đa thức từ mã m(x) với: X n

bch − kbch

Ta có: m( x) = mK

bch −1

x Kbch −1 + mKbch − 2 + ... + m1 x + m0

- Chia kết quả tìm được cho đa thức sinh từ mã g(x). Phần dư của phép
chia có dạng:
d ( x) = d nbch −kbch −1 x nbch − kbch −1 + ... + d1 x + d 0
bch − kbch

Đa thức sinh của từ mà ra: c( x) = x n

m( x ) = d ( x )

- Từ mã BCH sẽ có dạng:
C = (mkbch −1 , mkbch − 2 ,..., m1 , m0 , d nbch − kbch −1 , d nbch − kbch − 2 , d1 , d 0 )

Bảng 3.3: Đa thức sinh BCH trong trường hợp khung FECFRAME thường

24


3.1.3.2. Mã hóa trong LDCP
Mã hóa kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LPDC) là một lớp các mã khối
tuyến tính với một ma trận kiểm tra độ ưu tiên H. Ma trận H chỉ gồm các giá

trị 0 và 1 nằm rải rác. Số lượng các số 1 trong ma trận này rất thấp. Việc mã
hóa được thực hiện bằng các phương trình biến đổi từ ma trận H để tạo ra các
bit kiểm tra độ ưu tiên. Quá trình giải mã sử dụng các đầu vào ‘mềm’ (softinput) kết hợp với các phương trình này để tạo ra các ước lượng mới cho các
giá trị thông tin được gửi.
3.1.3.3. Xáo trộn bit
Đối với các kiểu điều chế 8PSK, 16APSK, 32APSK từ mã đầu ra sau khi
mã hóa LDPC sẽ được xáo trộn. Mục đích của xáo trộn để nâng cao khả năng
chống lỗi cụm tương tự như trong DVB-S, tuy nhiên nguyên lý thực hiện xáo
trộn khác với DVB-S. Trong DVB-S2, các bit được ghi tuần tự theo các cột
trong bộ xáo trộn, nhưng khi đọc ra lại đọc theo hàng ngang, như vậy thứ tự
các bit đã bị thay đổi. Bit MSB của trường BBHEADER luôn được đọc ra đầu
tiên, ngoại trừ trường hợp 8PSK 3/5.

Hình 3.9: Sơ đồ xáo trộn bit, điều chế 8PSK và khung FECFRAME thường

25