Kỹ thuật thu tín hiệu DVB-T trong môi trờng
di động và một số ứng dụng trong điều khiển NCS Nguyễn Quang tuấn
Trờng Đại học Giao thông Tây Nam Trung Quốc
Tóm tắt: Bi báo giới thiệu cấu trúc tín hiệu DVB-T, đa ra phơng án tối u nhằm thu v
phân tích tín hiệu DVB-T trong môi trờng di động m không yêu cầu thay đổi cấu trúc của hệ
thống. Thu tín hiệu DVB trong môi trờng di động l việc cần quan tâm tới do sự phát triển rất
nhanh của khoa học kỹ thuật v nhu cầu xã hội. Nhng về bản chất việc thu di động tín hiệu
DVB l việc không đợc các nh thiết kế hệ thống đặt ra nh một tiêu chuẩn chính thức. Thông
qua khả năng thu, xử lí tín hiệu DVB trong môi trờng di động đã mở ra khả năng ứng dụng tín
hiệu ny trong một số lĩnh vực khác ngoi mục tiêu chinh của hệ thống, nh ứng dụng trong
việc định vị đối tợng, điều khiển các thiết bị tự động, robot hoạt động độc lập
Summary: The article introduces DVB-T signal structure and proposes an optimal method
for receiving and analysing DVB-T signals in mobile environment without changing the structure
of the digital television system.
It's essential to pay attention to DVB signal reception in mobile environment because of
the rapid development in engineering and society's needs. Basically, mobile DVB signal
reception is not put forward as an official standard by system designers. However, DVB signal
reception and analysis in mobile environment has opened up a possibility of applying this signal
in other fields rather than the main purpose of DVB system, such as object navigation,
automatic appliance controller, independently operating robots, etc.
CT 2
1. Giới thiệu chung
Trong những năm gần đây, các hệ thống truyền hình số chất lợng cao cho phép thu các
chơng trình truyền hình và các dịch vụ số liệu tốc độ cao đã và đang đợc nghiên cứu ngày
càng hoàn thiện, số lợng các quốc gia đa tiêu chuẩn DTV vào kế hoạch phát triển hệ thống
truyền hình ngày một nhiều, đặc biệt là các nớc công nghiệp tiên tiến. Hệ thống DTV đợc ứng
dụng phổ biến nhất hiện nay là hai hệ thống, ATSC (Advanced Television Systems committee)

trong các thành phố.
Thực hiện tốt việc thu di động tín hiệu DTV, cụ thể là tín hiệu DVB-T đã mở ra khả năng
ứng dụng tín hiệu DVB-T trong một số lĩnh vực nh điều hành, định vị hệ thống xe Bus, taxi, các
thiết bị cá nhân, thực hiện điều khiển các thiết bị tự động, Robot làm việc trong môi trờng độc
lập Tại phần cuối bài báo cũng giới thiệu một mô hình hệ thống định vị và truyền số liệu dùng
tín hiệu DVB-T, độc giả quan tâm có thể tìm đọc kỹ hơn trong bài Cấu trúc tín hiệu DVB-T và
khả năng ứng dụng trong kĩ thuật định vị Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, số 14 tháng
5/2006 - Trờng Đại học Giao thông vận tải.
CT 2
2. tín hiệu DVB-T
Chúng ta đã biết tín hiệu truyền hình số DVB-T đợc hình thành trên cơ sở gia công, điều
chế các luồng tín hiệu gồm các gói dữ liệu MPEG-2 gọi là các TS (Transport Streams). Các
luồng TS bao gồm các gói TS cơ sở liên tục, mỗi gói cơ sở có độ dài 188 Bytes, trong đó có 4
Bytes đầu tiên gọi là các mào đầu đợc dùng để đồng bộ, nhận dạng gói, đây là đặc tính quan
trọng để lợi dụng tín hiệu DVB-T cho các mục đích khác với mục đích chính của hệ thống truyền
hình số. Để hệ thống hoá vấn đề, chúng ta nhắc lại sơ bộ mô hình gia công tín hiệu DVB-T trên
quan điểm nêu bật những đặc trng của loại tín hiệu này.
Các luồng TS đợc gia công và điều chế trong DVB-T theo lợc đồ nh hình 1.
Quan sát sơ đồ khối có thể thấy quá trình điều chế đợc chia làm hai phần chính, phần đầu
gồm các khối riêng lẻ có mặt trong tất cả các hệ thống DVB, phần thứ hai từ khối chèn nội bộ
trở đi chỉ có ở hệ thống DVB-T.
Về cơ bản quá trình gia công có 3 nhiệm vụ chính: Rời rạc năng lợng và đồng bộ, điều
chế và chống lỗi, mã hoá chia đa tần trực giao.
CT 2

trận tuyến tính theo hàng và lấy ra theo cột, vậy chèn khối sẽ tốn dung lợng bộ nhớ, nhng
thuận lợi trong việc tăng độ nhậy, dễ đồng bộ và chống lại các nhiễu loạn có chu kỳ. Trong hệ
DVB-T dùng cách chèn xoắn với độ sâu chèn I = 12 và trễ cơ sở M = 17. Bộ chèn xoắn bao
gồm (I-1) thanh ghi dịch với độ dài M, 2M, , (I-1)M tách biệt theo thứ tự. Kể từ thời điểm này
các byte kế cận bị tách ra tối thiểu 204 byte và tổng trễ là M(I-1)I cho tất cả các biểu tợng.
Trong hệ DVB-T dùng bộ mã hoá xoắn với tỉ lệ 1/2, có nghĩa cứ một bit riêng lẻ ở đầu vào thì
đầu ra xuất hiện 2 bit, các luồng dữ liệu đợc đa qua một bộ ghi dịch theo kiểu bit by bit và
đầu ra có hai luồng thu đợc do cách kết hợp khác nhau trong thanh ghi. Một phần lớn phần
thừa do tỷ lệ mã hoá 1/2 tạo nên sẽ bị loại trừ do thủ thuật đánh thủng. Nếu cứ bit thứ 3 là bị gạt
bỏ thì ta goi tỉ lệ mã là 3/4 thay cho 1/2. Trong DVB có các tỉ lệ mã hoá nh sau: 1/2; 2/3; 3/4;
5/6; 7/8. Bớc tiếp theo trong xử lý điều chế DVB-T là chèn nội bộ (Inner Interleaver) nhằm chống
những lỗi nội bộ có thể phát sinh trên đờng truyền do hiệu ứng dội của kênh theo tần số, thực
chất của chèn nội bộ là là bộ chèn bit với 126 bit đợc đa vào kết hợp với khối dữ liệu đã đợc
mã hoá phía trớc. Tiếp theo là khối quan trọng đặc trng cho DVB-T dó là khối điều chế đa tần
trực giao OFDM, mở đầu là khối chèn biểu tợng. Sau bộ chèn biểu tợng là một bộ chèn các
dãy giả ngẫu nhiên làm thay đổi tính chất của các dãy biểu tợng này. Kết quả mỗi biểu tợng
sẽ đợc mang một tần số khác nhau. Thông qua xử lý chèn biểu tợng sẽ mặt nạ hoá các biểu
tợng. Mỗi sóng mang riêng của tín hiệu OFDM sẽ đợc điều chế tách biệt, có thể chọn một
trong ba phơng pháp: QPSK, 16-QAM, 64-QAM. Việc chỉ định dùng 2; 4 hay 6 dãy bit liên tục
theo một sóng mang thực hiện thông qua mã Gray.
Một đặc điểm nữa của hệ DVB là có thể điều chế theo kiểu tuần tự, có nghĩa hai luồng tín
hiệu hoàn toàn độc lập có thể đợc phát cùng lúc trên một kênh tín hiệu, nhng có phơng pháp
điều chế khác nhau, ví dụ QPSK cho luồng có độ u tiên caovà 16-QAM cho luồng có độ u
tiên thấp. Do đó khả năng chống lỗi phát khác nhau một chút, luồng u tiên cao dùng cho luồng
dữ liệu tốc độ thấp, tỉ lệ C/N cung thấp hơn, luồng u tiên thấp dùng cho luồng dữ liệu tốc độ
cao và có tỉ số C/N cao hơn, để ứng dụng tín hiệu DVB-T cho mục đích điều khiển thì đây là
điều kiện thuận lợi để gửi các bản tin điều khiển trong kênh tín hiệu truyền hình.

Hình 2. Cấu trúc một trang OFDM
Scattered pilot: Chủ sóng phân tán; Continual pilot: Chủ sóng liên tục.
3. Các yêu cầu khi triển khai thu phát DVB-T
Các tiêu chuẩn dùng đánh giá tính hiệu quả của DVB-T là: tốc độ dữ liệu cho phép; tỉ lệ
C/N yêu cầu và cờng độ trờng tối thiểu cho các chế độ thu khác nhau. Thực tế có 4 kiểu thu
tín hiệu là: thu cố định, thu cầm tay ngoài trời, thu cầm tay trong nhà và thu di động. Trong
phạm vi bài viết chúng ta chỉ quan tâm tới việc thu di động và thu cầm tay trong nhà.
CT 2
Điểm khác nhau chính của các kiểu thu là độ cao anten (10 m và 1.5 m) làm thiệt mất 12
dB - 18 dB độ lợi an ten, suy giảm độ lợi do kiểu anten khoảng 7 - 12 dB, suy hao do các kết
cấu xây dựng cỡ 8 dB. Căn cứ theo đặc trng của từng kiểu thu, hội nghị thông tin vô tuyến
vùng do ITU tổ chức tháng 5/2006 đã thống nhất trong nghi nhớ CCR 06 đó là cờng độ trờng
cho việc thu cố đinh là 50 - 54 dB V/m; thu cầm tay ngoài trời, di động là 73 - 79 dB V/m và
cầm tay trong nhà 85 - 91 dB V/m trong băng UHF; trong băng VHF lần lợt là 46 dB V/m; 65
dB V/m; 75 dB V/m.
4. Thực hiên thu di động
4.1. Giới thiệu mạng
Trong vài năm gần đây việc nghiên cứu thu di động tín hiệu DVB-T đẫ đợc đề cập ở một

mã. Nguyên lý lựa chọn
phù hợp đợc minh hoạ
ở hình 3.
CT 2
Thành phần quan
trọng nhất là mạch logic
đa hợp, có thể thực hiện
theo nhiều cách, trên cơ sở tín hiệu DVB-T luôn mang theo các sóng mang phụ OFDM băng
hẹp, có biên độ lớn hơn các sóng mang biểu tợng, sóng mang nào có tỉ số C/N lớn nhất từ một
trong 3 nhánh anten sẽ đợc mạch logic lựa chọn. Có thể dùng mức tạp âm trong nhánh để
nhận dạng công suất tín hiệu(thông qua quá trình xử lý chọn lọc). Lựa chọn phù hợp cũng có thể
thực hiện theo kiểu chọn luồng bit của các biểu tợng không bị chèn thông qua công suất tín
hiệu để chọn tín hiệu của một nhánh. Luồng TPS có công suất lớn nhất sẽ cho tỉ số C/N lớn
nhất. Phơng pháp này dễ dàng áp dụng với công nghệ chip-set hiên nay mà không cần các biện
pháp mở rộng đối với máy thu. Các TS đợc điều khiển bởi một mạch logic đa hợp, các gói
MFEG-2 không đúng đợc thay bằng các gói đúng, cung cấp bởi một trong các nhánh anten khác.
Hình 3. Nguyên lý hoạt động mạch lựa chọn phù hợp
2) Phơng pháp kết hợp tỉ lệ lớn nhất MRC (Maximum Ratio Combining):
Với phơng pháp này, tín hiệu của L nhánh đa hợp trớc tiên đợc đồng bộ về pha, xác
định trọng số bản thân theo tỉ lệ C/N tức thời trong các nhánh riêng. Bớc thứ hai là cộng các tín hiệu đồng pha và trọng số với nhau, do cách làm này về lý
thuyết mà nói đã làm giảm hiệu ứng phading hơn bất kỳ kỹ thuật đa hợp tuyến tính nào khác.
Nhng thực hiện đồng bộ pha và xác định trọng số phức tạp hơn phơng án lựa chọn phù hợp,
với khả năng tích hợp chipset hiện nay thi việc này cũng không khó khăn thực hiện. Có nhiều
phơng án để giải quyết nhng hiệu quả nhất là dựa trên mức sóng mang phụ, thực hiện đồng
bộ pha và xác định trong số bằng cách nhân tín hiệu này với toán tử liên hợp phức của nó. Trên
hình 4 minh hoạ nguyên lý hoạt động của phơng pháp này.
Tác dụng của anten đa hợp

Đờng 1 biểu thị quan hệ ngỡng thu với anten đơn v dùng máy thu cố định.
Đờng 2 tơng ứng với máy thu dùng anten đa hợp với thế hệ chipset đầu tiên.
Đờng 3 tơng ứng với máy thu dùng anten đa hợp với thế hệ chipset thứ hai. Trên hình 5, trục hoành đại diện cho tần số dịch chuyển Doppler lớn nhất(Hz), trục tung đại
diện cho tỉ số C/N yêu cầu (dB)
Việc xác định tần số Doppler lớn nhất cho phép f
D
, đo với tốc độ xe v, tỉ lệ với tốc độ ánh
sáng c, do đó tần số Doppler lớn nhất là hàm của tần số sóng mang f
0
thể hiện qua công thức:
f
D
= f
0
c
v
(Hz)
Vậy với tần số Doppler 80 Hz tơng ứng với tốc độ xe 101 km/h ở kênh 69 và 182 km/h ở
kênh 21.
Cũng theo hình 5 chúng ta thấy khi thu cố định với một anten cần tỉ số C/N 22 dB để có
hình ảnh tốt, nhng khi dùng anten đa hợp theo phơng pháp MRC chỉ yêu cầu C/N 15 dB đã
thu đợc tốt. Quan trọng hơn là có thể mở rộng giới hạn tốc độ hơn nữa, cũng trên hình 5 cho
thấy với tần số dịch chuyển Doppler lên 130 Hz mà khi dùng anten đa hợp cũng chỉ yêu cầu
C/N 20 dB (đờng 3), do đó tại kênh 69 có thể thu tốt khi tốc độ xe lên tới 164 km/h.
Việc thử nghiêm thu trong nhà với anten đa hợp cũng đã đợc các nhà khoa học của
trờng đại học Nanyang (Singapore) tiến hành vào cuối năm 2004 tại tầng 2 và tầng 6 của toà
nhà Techno Plaza cũng cho kết quả tơng tự, xem bảng 1.

5. ứng dụng thu di động tín hiệu DVB-T trong các hệ thống điều khiển
Nh đã đề cập ở phần đầu, do
tính chất đặc trng của tín hiệu DVB-T
là chuỗi các byte đồng bộ mang thông
tin, đợc điều chế theo phơng pháp
COFDM và tổ chức thành các trang và
siêu trang có các chủ sóng mang
thông tin đi kèm, tiêu biểu là dãy bit
TPS và các xung đồng bộ của từng
TS. Các dãy xung đồng bộ là xác đinh
theo thời gian và chu kỳ. Theo xu
hớng phát triển tất yếu càng ngày sẽ
có càng nhiều đài phát truyền hình số
hoạt động, do đó việc tổ chức các
mạng đơn tần SFN để tăng khả năng
tận dụng tần số là việc phải thực hiện của các hệ thống truyền hình số. Vậy tận dụng vai trò của
các dãy xung đồng bộ và thông tin của các TPS trong tín hiệu DVB-T để thực hiện định vị cho
các thiết bị tự động, các đối tợng điều khiển nh taxi, hệ thống xe bus kết hợp với hệ thống giải
trí trên xe sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao. Đặc biệt trong trờng hợp các đối tợng hoạt động
trong môi trờng tín hiệu GPS không đủ độ tin cậy, ví dụ nh các robot, thiết bị tự động hoạt
động độc lâp ở môi trờng đô thị, trong nhà
Đi phát TH s
ố
Đi phát TH s
ố
Đi phát TH s
ố
Máy th
u
Trạm hiệu chuẩn

22
t.C)cz()vy()kx(R +++=
(4)
3
2
3
2
3
2
33
t.C)cz()vy()kx(R +++=

trong đó: R
1
, R
2
, R
3
- khoảng cách từ máy thu tới đài phát trong đó bao gồm cả sai số do không
đồng bộ đồng hồ, đợc xác định bằng khoảng thời gian truyền tín hiệu từ đài phát tới máy thu
bằng phép đo giả cự ly; x, y, z - toạ độ của máy thu; k, v, c - kinh độ, vĩ độ, độ cao của đài phát
(đã biết trớc); t - độ lệch thời gian của các đài phát với đồng hồ chuẩn của trạm hiệu chỉnh.
Thông tin định vị cùng với các thông điệp đợc cài trong dãy TPS đợc đọc, cac máy thu
sẽ thực hiện thao tác cần thiết trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, đồng thời trung tâm kiểm soát
đợc toàn bộ hành trình của thiết bị.
6. Kết luận
Thông qua phân tích đặc điểm của tín hiệu DVB-T và sử dụng anten đa hợp trong việc thu
di động tín hiệu này, chúng ta thấy việc thu di động và trong nhà là hoàn toàn có thể thực hiện,
loại bỏ hiệu ứng đa đờng, hiệu ứng Doppler cũng nh hiện tợng thu sóng thứ cấp do phản xạ
tín hiệu. Qua đó mở rộng khả năng khai thác thế mạnh của tín hiệu DVB-T, không chỉ thu các