“Tìm hiểu về tiêu chuẩn phát thanh số DAB

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

KHOA VIỄN THƠNG I

TIỂU LUẬN MƠN HỌC
“KỸ THUẬT PHÁT THANH
TRUYỀN HÌNH”
Đề tài:
“Tìm hiểu về
tiêu chuẩn phát thanh số DAB”
Sinh viên thực hiện
Mã sinh viên
Lớp
Nhóm mơn học

:
:
:
:

TRẦN TUẤN ANH
B17DCVT024
D17CQVT08-B
NHĨM 1

Hà Nợi, tháng 6/2021
0


MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU .............................................................................................................. 2

1. Giới thiệu hệ thống phát thanh số ................................................................................ 3
2. Cấu trúc hệ thống DAB theo chuẩn Eureka 147 ........................................................ 4
3. Miêu tả hệ thống DAB ................................................................................................... 5
3.1. Mã hóa trong phát thanh số DAB.......................................................................... 5
3.1.1. Mã hóa âm thanh .............................................................................................. 5
3.1.2. Mã hóa kênh ...................................................................................................... 6
3.2. Ghép kênh ................................................................................................................ 7
3.3. Khung và các chế độ truyền dẫn DAB .................................................................. 7
4. Sơ đồ máy phát, thu thanh số DAB............................................................................ 10
4.1. Sơ đồ máy phát thanh số chuẩn DAB ................................................................. 10
4.2. Sơ đồ máy thu thanh số DAB ............................................................................... 11
5. Một vài chuẩn phát thanh số ...................................................................................... 12
KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 12

1


LỜI GIỚI THIỆU
Phát thanh là phuơng tiện truyền thông đại chúng quan trọng trong xã hội, khẳng định vai
trò to lớn trong việc tuyên truyền đường lối, phổ biến các chủ trương chính sách của
Đảng và Nhà nước, quảng bá các thơng tin về kinh tế, chính trị, khoa học giáo dục văn
hóa xã hội và thơng tin dịch vụ cho mọi tầng lớp nhân dân trong xã hội. Cùng với sự phát
triển của công nghệ điện tử - viễn thông và tin học, ngành phát thanh đã không ngừng
hiện đại hóa về các trang thiết bị và ứng dụng các công nghệ mới nhằm đáp ứng nhu cầu
nghệ ngày càng đa dạng, chất lượng cao, góp phần đưa ngành phát thanh trở thành một
ngành cơng nghiệp giải trí đem lại lợi nhuận lớn, đóng góp tích cực vào mức tăng trưởng
kinh tế chung của đất nước, góp phần làm giảm khoảng cách về công nghệ so với các
nước phát triển.
Từ thập kỷ 80 trở về trước, phát thanh chủ yếu dựa trên công nghệ phát thanh
analog AM và FM, các cơng nghệ này có một số nhược điểm sau :

 Chi phí lớn để mở rộng vùng phủ sóng, mở them chương trình cần đầu tư them
mạng phủ sóng, truyền dẫn tín hiệu, kinh phí đầu tư rất lớn.
 Chi phí khai thác mạng phát sóng rất cao, chủ yếu do điện năng tiêu thụ lớn.
 Chất lượng thu bị hạn chế do hiện tượng pha đing, nhiễu đa đường.
 Khả năng thu lưu động kém, khơng có các dịch vụ giá trị giá trị gia tăng kèm theo.
 Chịu ảnh hưởng khốc liệt của các phương tiện thông tin khác như truyền hình,
Internet.
 Tại nhiều quốc gia, phổ tần số đã bị sử dụng đến mức bão hòa, không thể tăng số
lượng các kênh phát thanh lên trong khi nhu cầu mở them các kênh mới vẫn không
dừng lại.
Để khắc phục những nhược điểm đó, các nước, các tổ chức phát thanh thế giới
đã cùng nghiên cứu và phát triển hệ thống phát thanh số. Công nghệ phát thanh số là
một công nghệ hội tụ giữa phát thanh và cơng nghệ số hóa giúp nâng cao chất lượng
chương trình phát thanh, giảm chi phí khai thác, tăng nguồn thu với các dịch vụ gia
tăng, nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần số. Công nghệ này mở ra nhiều cơ hội lợi
nhuận mới cho các nhà khai thác, các nhà cung cấp nội dung và cả những nhà kinh
doanh thương mại điện tử.
Bài tiểu luận này em sẽ tìm hiểu về một chuẩn phát thanh số đó là “Tìm hiểu về tiêu
chuẩn phát thanh số DAB”

2


1. Giới thiệu hệ thống phát thanh số
Phát thanh radio là môi trường truyền dẫn rộng lớn bao gồm hàng trăm nhà cung cấp
chương trình, hàng nghìn máy phát HF và hàng triệu máy thu. Từ khi bắt đầu xuất hiện
phát thanh quảng bá vào đầu những năm 1920, thị trường đã phát triển mạnh mẽ bởi các
dịch vụ phát thanh quảng bá AM và FM.
Ngày nay, chúng ta đang sống trong thế giới của các dịch vụ và hệ thống số. Các thành
phần chủ yếu của quá trình sản xuất trong phát thanh đã thay đổi sang số trong thời gian

gần đây, bắt đầu bằng việc thay đổi những băng tương tự sang đĩa CD hoặc đĩa cứng.
Thêm vào đó, cũng có một vài mơi trường lưu trữ và phân phối số khác như CD,
Minidisk hoặc DVD.
Vì vậy, hệ thống truyền dẫn quảng bá có xu hướng thay đổi từ truyền dẫn tương tự
sang số. Bước đầu tiên trong việc giới thiệu các dịch vụ phát thanh số là hệ thống
NICAM 728, DSR nhưng chưa phù hợp cho việc thay thế các dịch vụ hiện tại một cách
hoàn toàn, đặc biệt cho các trạm thu di động. Vì các lý do này, hệ thống Eureka 147 DAB
đã được phát triển và đã được giới thiệu trên toàn cầu.
Hệ thống phát thanh số DAB (Digital Audio Broadcasting, thường được gọi là phát
thanh số) là một bước đổi mới thay thế cho các hệ thống phát thanh tương tự AM và FM.
Hệ thống phát thanh số được phát triển từ dự án Eureka 147/ DAB vào những năm 1990.
Năm 1992, DAB được thử nghiệm tại London với 4 trạm phát sóng. Năm 1995, DAB bắt
đầu phát sóng chính thức (BBC và Swedish Radio cùng phát sóng vào ngày 27/9/1995).
Năm 1999, DAB bắt đầu được thương mại hóa và đến năm 2000 đã xuất hiện các máy
thu thanh số với giá cả phải chăng.
Các ưu, nhược điểm của phát thanh số:
 Chất lượng âm thanh tốt như đĩa CD.
 Hoạt động tốt ở bất kì nơi nào: cho phép thu tín hiệu tốt ở nhiều nơi, kể cả
trường hợp máy thu là cố định (đặt ở nhà, cơ sở…) hay di động (trên tàu,
xe…).
 Chất lượng dịch vụ tốt hơn, sóng được phủ đều.
 Có khả năng hiện thị tên các dịch vụ, danh sách kênh và lịch phát sóng.
Khơng những truyền âm thanh chất lượng cao mà còn truyền dữ liệu dưới
dạng văn bản, hình ảnh tĩnh và động.
 Tự động dò lại tần số các kênh.
 Khắc phục được các nhược điểm của phát thanh tương tự như can nhiễu,
méo phađinh trong truyền sóng.
3

 Sử dụng phổ tần số một cách hiệu quả.
 Độ méo tần số của phát thanh số ít hơn so với phát thanh analog.
2. Cấu trúc hệ thống DAB theo chuẩn Eureka 147

Hình 2. Mơ hình hệ thống DAB
Hệ thống gồm 3 phần( Hình 2) :
 Phần cung cấp dịch vụ phát thanh/ dữ liệu : là nơi sản xuất các chương trình phát
thanh. Tại đây tín hiệu âm thanh sẽ được thực hiện mã hóa âm thanh, tạo các PAD,
tín hiệu dữ liệu sẽ được đóng gói. Các tín hiệu này cùng với các dịch vụ khác sẽ
được đưa đến khối ghép kênh.
 Phần cung cấp dịch vụ ghép kênh : phần ghép kênh sẽ tạo ra tín hiệu có cấu trúc
khung của tín hiệu phát thanh số DAB. Ngồi ra cịn đưa thêm các thơng tin hỗ trợ
cho điều khiển và trạng thái sau đó tín hiệu tổng hợp được đưa đến phần phát sóng.
 Phần cung cấp dịch vụ phát sóng : thực hiện mã hóa và điều chế OFDM cho các
khung DAB và đưa đi phát sóng.

4


3. Miêu tả hệ thống DAB
3.1. Mã hóa trong phát thanh số DAB
3.1.1. Mã hóa âm thanh
DAB sử dụng mã hóa âm thanh MUSICAM (Masking Pattern Universal Sub-band
Integrated Coding And Multiplexing.) giống như phương pháp mã hóa MPEG-2.

Hình 3.1.1a. Kỹ thuật mã hóa băng con (Sub-band coding)
Tín hiệu cần truyền chia ra nhiều băng nhỏ. Mỗi băng nhỏ này được phân tích
và mã hóa riêng biệt. Việc phân tích sẽ xác định xem cần bao nhiêu bit để mã hóa
tín hiệu và quyết định xem tín hiệu nào cần mã hóa âm thanh cảm nhận.
MUSICAM sử dụng kỹ thuật mã hóa âm thanh như MPEG-2. Điều này dựa

trên đặc điểm thính giác của tai người, đặc biệt là phổ và hiệu ứng che lấp của tai.
Về bản chất mã hóa các thành phần tín hiệu âm thanh mà tai con người sẽ nghe
thấy và khơng mã hóa những thành phần tần số mà tai người không nghe được.
Hiệu ứng che lấp của tai là hiệu ứng “mặt nạ” (masking effect). Cơ sở của hiệu
ứng này là như sau: khi ta nghe được một âm có cường độ là C thì ngưỡng nghe
của tai sẽ thay đổi theo như đường B, tức là trong khoảng tần số từ 0,5 KHz đến 5
KHz, sẽ có những âm có cường độ nhỏ mà ta khơng thể nghe được (như âm D trên
hình dưới)

Hiệu ứng che lấp

5


Như vậy khi âm C khi đến tai người đã “che” đi một số âm ở các tần số lân cận
có cường độ nhỏ hơn nó, giống như khi nghe nhiều người nói thì sẽ có giọng của
một số người mà ta không thể nghe được, do chúng đã bị che đi bởi giọng của
những người khác. Sử dụng hiệu ứng này, khi truyền tín hiệu phát thanh, ta chỉ cần
truyền những phần mà tai người có thể nghe thấy được, tức là những phần không
bị ảnh hưởng bởi Masking effcet, loại bỏ đi những phần dư thừa.
3.1.2. Mã hóa kênh
Mã hóa kênh trong DAB được thực hiện qua 5 bước :
- Phân tán năng lượng bằng cách ngẫu nhiên hóa pha các sóng mang (Energy
Dispersal randomizes carrier phases)
- Mã chập bảo vệ (Convolution Code adds protection)
- Cài xen thời gian chống lại chùm lỗi bộc phát (Time interleaving combats
burst errors)
- Cài xen tần số chống lại fading lựa chọn tần số (Freq interleaving combats
freq selective fading)
- Điều chế DQPSK

Hình 3.1.2. Sơ đồ mã hóa kênh DAB
 Cơng nghệ COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
 FDM: phân chia dữ liệu ra 1 loạt các sóng mang con, nếu một sóng bị phá
hủy bởi nhiễu hay đa đường thì vẫn có thể dùng các sóng khác để khơi phục
lại thơng tin ở phía thu.
 Orthogonal: đảm bảo các sóng mang con không gây nhiễu cho nhau.
 Coded: dùng các mã sửa lỗi (Forward Error Correction) để giảm thiểu BER
 OFDM :
 Giải quyết được vấn đề lớn nhất của AM và FM là multipath (đa
đường)
 Thêm các khoảng bảo vệ (guard interval) nên loại bỏ ảnh hưởng của
việc chồng lấn các ký hiệu (symbol)
6


 Cho phép sử dụng mạng đơn tần - Single Frequency Network (dùng
1 tần số duy nhất cho hệ thống)
 Coded OFDM:
 Forward Error Correction: truyền nhiều dữ liệu hơn cần thiết để có
thể khơi phục tồn bộ dữ liệu ngay cả khi một phần bị mất (Mã xoắn
và giải thuật Viterbi)
 Đan xen: xen kẽ dữ liệu để không gặp phải 1 chuỗi bit lỗi liền nhau
3.2. Ghép kênh
Tín hiệu DAB mạng truyền dẫn của hệ thống viễn thông được đưa đến bộ ghép
kênh qua giao diện truyền dẫn tổng hợp ETI (Ensemble Transport Interface). Thơng
tin trong tín hiệu được chia ra thành các thành phần dịch vụ và các thông tin tương ứng
với dịch vụ - SI. Các thông tin này trước khi được đưa vào bộ dồn kênh tổng hợp,
được đưa qua bộ biến đổi STI (Service Transport Interface). Tồn bộ thơng tin về dịch
vụ - SI là tập hợp lại từ tất cả các dịch vụ và mã hoá đưa vào kênh FIC. Tất cả các

thành phần dịch vụ được ghép lại. Đối với các dịch vụ dữ liệu, có thể được ghép trước
tại bộ ghép dữ liệu đóng gói để tạo ra một kênh dữ liệu phụ chứa nhiều gói dịch vụ dữ
liệu. Bên cạnh đó là các tín hiệu điều khiển và chỉ dẫn, kể cả tín hiệu xác thực bộ ghép
kênh trong kênh thơng tin nhanh FIC; thơng tin về cấu hình bộ ghép kênh MCI
(Multiplexer Configuration Information) và thông tin thiết lập cấu hình bộ ghép đưa
tới khâu cung cấp dịch vụ chương trình.

Hình 3.2. Bộ ghép kênh tổng hợp
3.3. Khung và các chế đợ truyền dẫn DAB
Cấu trúc khung tín hiệu DAB là khác nhau đối với các chế độ truyền dẫn. Chu kỳ
của một khung truyền dẫn có thể bằng chu kỳ của một khung dữ liệu âm thanh là 24ms,
hoặc có thể là một số nguyên lần của 24ms.

7


Hình 3.3. Cấu trúc khung tín hiệu DAB
Cấu trúc khung DAB gồm các symbol OFDM, các symbol này được taọ ra từ bộ
ghép kênh, bao gồm các CIF và FIB. Khung truyền dẫn gồm 3 phần: phần đồng bộ, phần
kênh thơng tin nhanh FIC và phần kênh dịch vụ chính MSC.
Phần kênh thông tin nhanh FIC được cấu tạo từ các bloc thông tin nhanh FIB
mang các dữ liệu mô tả cấu trúc của tín hiệu MSC gồm: thơng tin về cấu trúc của tín hiệu
tổng hợp MCI, thơng tin về dịch vụ SI, thơng tin về truy cập có điều kiện CA và thông tin
kênh dữ liệu nhanh FIDC. FIC được truyền đi với độ bảo vệ cao và khơng thực hiện kỹ
thuật trải tín hiệu theo thời gian.

Cấu trúc kênh thơng tin nhanh FIC

Phần kênh dịch vụ chính MSC là chuỗi các khung dữ liệu được xử lý theo thời
gian CIF. Mỗi CIF chứa 55296 bit, mỗi CIF có 864 CU được đánh số từ 0 đến 863. MSC

được chia thành các kênh phụ, mỗi kênh phụ chiếm giữ một số nhất định các CU, mỗi
8


CU chỉ sử dụng cho một kênh phụ. MSC truyền dữ liệu theo 2 chế độ: truyền dẫn theo
kiểu dòng dữ liệu và kiểu đóng gói. Kiểu dịng dữ liệu thì tốc độ bit khơng đổi đối với
mỗi kênh phụ, kiểu đóng gói áp dụng cho trường hợp kênh phụ truyền đi thành phần của
nhiều dịch vụ.
Phần đồng bộ : kênh đồng bộ chỉ sử dụng giới hạn trong hệ thống truyền dẫn ; làm
cơ sở cho việc giải điều chế. Thí dụ như đồng bộ khung truyền dẫn; điều khiển tần
số tự động; đánh giá trạng thái kênh và nhận dạng máy phát.
Khung DAB cho chế độ 2 có cấu trúc đơn giản nhất. Khung có độ dài 24ms, 2
symbol đầu là dành cho đồng bộ, 3 symbol tiếp theo là các FIC mang thông tin về cấu
trúc ghép, truyền dẫn, 72 symbol còn lại là các MSC mang tin.
Các symbol OFDM trong khung DAB cho chế độ 2 có thời gian truyền là Ts= 312µs.
Riêng symbol đầu tiên gọi là symbol null có thời gian truyền là 324 µs được dùng cho
đồng bộ. Tín hiệu được thiết lập bằng 0 ( hoặc gần bằng 0) trong suốt thời gian này để chỉ
thị bắt đầu khung. Hai symbol OFDM tiếp theo của SC là các TFPR.
Mỗi symbol OFDM mang 384 symbol DQPSK tương ứng với 768bit. 3 symbol
OFDM của FIC mang 2304bit. 72 symbol OFDM của MSC mang 55296bit. Như vậy tốc
độ dữ liệu tương ứng là 2.304Mbits
Khung DAB của chế độ 1 và 4 là giống nhau. Thời gian truyền của 2 khung lần lượt
là 48ms, 96ms do số symbol trong các khung này gấp 2 và 4 lần khung DAB ở chế độ 2.
Số bit trong FIC và MSC cũng tăng tương ứng gấp 2 và gấp 4 so với khung DAB chế độ
2. Như vậy tốc độ của khung DAB là không thay đổi.
Khung DAB chế độ 3 có thời gian truyền là 24ms. 8 symbol OFDM mang FIC, 144
symbol OFDM mang MSC. Tốc độ dữ liệu của FIC gấp 4/3 so với các chế độ khác. MSC
ln có cùng tốc độ.

Bảng tổng hợp các chế độ truyền dẫn của DAB

9


Vào tháng 1 năm 2017, thông số kỹ thuật DAB cập nhật đã loại bỏ các Chế độ II, III
và IV , chỉ để lại Chế độ I.
4. Sơ đồ máy phát, thu thanh số DAB
4.1. Sơ đồ máy phát thanh số chuẩn DAB
Tiêu chuẩn này do EBU của Châu Âu đưa ra và năm 1992 được ITU công nhận là
tiêu chuẩn cho phát thanh số. Hệ thống làm việc ở dải tần số từ 30 MHz đến 3 GHz.

Hình 4.1. Sơ đồ máy phát thanh số DAB
 Khối mã hóa nguồn

 Thực hiện xử lý tín hiệu âm thanh số theo chuẩn nén MPEG-1 Layer2 và MPEG-2 Layer-2, tốc độ bit có thể thay đổi từ 8 Kps đến 384
Kbps.
 Truyền dữ liệu: có thể truyền các luồng data riêng biệt hoặc đóng gói.
 Truyền các dữ liệu liên quan đến chương trình PAD bằng cách gắn
vào luồng dữ liệu âm thanh. Tốc độ thấp nhất là 667bps và có thể thay
đổi theo mã tín hiệu âm thanh được sử dụng.
 Truy cập dữ liệu có điều kiện CA phục vụ cho các mục đích thương
mại.
 Truyền thơng tin dịch vụ SI: Thông tin giúp cho người sử dụng lựa
chọn chương trình. Ngồi ra SI cịn liên kết với các dịch vụ trong
phạm vi cùng một kênh tín hiệu tổng hợp và các dịch vụ của các tín
hiệu tổng hợp (Esemble) khác, đồng thời có thể liên kết với các nhà
cùng cấp dịch vụ trên FM hoặc AM.
 Mã hóa kênh
10

Dữ liệu của chương trình được trải ra, sắp xếp theo mã và chèn theo thời
gian. Để trải dữ liệu ra thành các chuỗi bít ngẫu nhiên mang nội dung tương ứng
cần có dữ liệu sắp xếp tín hiệu DAB. Mã sắp xếp thực hiện xử lý bằng cách đưa
thêm các dữ liệu phụ giúp cho máy thu nhận biết và loại trừ tốt các sai sót do
truyền dẫn. Đối với tín hiệu âm thanh, một vài thành phần trong khung âm thanh ít
bị ảnh hưởng bởi sai lỗi truyền dẫn hơn các thành phần khác cho nên có thể giảm
số lượng dữ liệu phụ. Chế độ này gọi là chống sai lỗi không cân bằng – Unequal
Error Protection (UEP).
 Điều chế OFDM
Sử dụng phương thức điều chế OFDM yêu cầu việc truyền dẫn dữ liệu với
tốc độ cao phù hợp cho các máy thu di động, xách tay và cố định, đặc biệt là trong
mơi trường truyền sóng phức tạp. Kiểu điều chế này được thực hiện bằng cách
chia thơng tin ra thành nhiều khoảng nhỏ, sử dụng sóng mang riêng biệt để mã
hố, sau đó đưa chúng vào kênh truyền dẫn.

4.2. Sơ đồ máy thu thanh số DAB

Hình 4.2. Sơ đồ khối máy thu thanh số chuẩn DVB
Tín hiệu DAB từ anten vào được xử lý trong khối mạch vào, lọc và trộn với tần số trung
gian hoặc trực tiếp biến đổi về băng gốc. Tín hiệu băng gốc này sau đó được giải điều chế
OFDM bằng cách dùng kỹ thuật FFT. Mỗi sóng mang con sau đó được giải điều chế
DQPSK và giải sắp xếp trong miền tần số và thời gian. Khối giải mã kênh thực hiện giải
mã Viterbi, loại bỏ các mã dư thừa đã thêm vào tại phía phát để giảm lỗi trên đường
truyền. Sau khi tín hiệu audio được đưa đến khối giải mã audio, dữ liệu được đưa đến
khối giải mã dữ liệu.

11


5. Một vài chuẩn phát thanh số

Hiện nay trên thế giới đang cùng tồn tại một số tiêu chuẩn về phát thanh số. Các tiêu
chuẩn này đều được công nhận là chuẩn quốc tế.





EUREKA 147 Digital Audio Broadcasting (DAB).
Digital Radio Mondiale (DRM).
IBOC.
ISDB – T (Japan).

KẾT LUẬN
Như vậy, bài tiểu luận Tìm hiểu phát thanh số chuẩn DAB này đã đi vào tìm hiểu
một cách tổng quát các vấn đề kỹ thuật bao gồm mã hóa, ghép kênh,…và sơ đồ khối
máy thu phát thanh số chuẩn DAB.
Qua đây, cho thấy được những lợi ích tuyệt vời của phát thanh số chuẩn DAB. DAB
cho phép các đài truyền thông tin bằng các phương tiện số gần giống như cách các
mạng di động vận hành, trong đó bao gồm cả việc nén dữ liệu và dồn kênh. DAB tạo
ra một kênh thật rộng, khoảng 1.500MHz, sau đó chia nhỏ kênh này thành nhiều
luồng cho các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. DAB không bị giới hạn về số lượng
kênh, chỉ cần các trạm phát cách nhau đủ xa để tín hiệu khơng bị xung đột. Với FM,
người nghe phải ghi nhớ tần số và dị tìm. Cịn với DAB, các kênh có thể được tìm
theo tên gọi được đặt trước. Người dùng cần mua một thiết bị hỗ trợ chuẩn DAB để
có thể dùng radio kỹ thuật số DAB.
Do thời gian gấp rút, với khả năng của mình, em đã cố gắng nghiên cứu, thu
thập tài liệu liên quan để hoàn thành bài tiểu luận này nhưng chắc chắn
không tránh khỏi những sai sót. Em mong nhận được các ý kiến đóng góp của cơ để
cho nội dung bài tiểu luận được hoàn chỉnh hơn.

12