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

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

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

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


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

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

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


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


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 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

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.

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


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



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

•

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

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.

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

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).

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

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


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


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

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)


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


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

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
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

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

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

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.
-

- 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