Xem mẫu
- IV. ĐIỀU CHẾ/ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ:
IV.
Các phương pháp điều chế số cơ bản:
ASK (Amplitude Shift Keying)/OOK (On-Off-
Keying)
FSK (Frequency Shift Keying)
PSK (Phase Shift Keying)
4.1. DVB-C (QAM)
4.1. DVB
Kênh cáp: tuyến tính hơn kênh vệ tinh, tỉ lệ S/N
/N
cao nhưng băng tần hạn chế (78 MHz/ kênh),
cao MHz/
bị ảnh hưởng nhiễu, echo và sự lặp lại của tín
hiệu.
hi
- Điều chế mức cao 16 – 32 – 64 QAM (với việc
cao 32
không dùng mã xoắn Viterbi, tốc độ bit hiệu dụng
không ng
~ 38Mb/s (64QAM)
38Mb/s
QAM
QAM
Phân bố năng lượng
R-S (mã ngoài; sửa sai 1) 16.32.64
16.32.64
Hình 4.1. Tiêu chuẩn DVB-C
4.2. DVB-S (QPSK):
4.2. DVB
+ Phi tuyến, băng rộng (36Mhz/ kênh), công suất hạn
n, băng
chế.
ch
+ QPSK (Q-Quatery/ Quadrarure), đơn sóng mang:
QPSK ng
Dữ liệu (video/ audio) dưới dạng gói có độ dài cố
o) dư
định trong dòng truyền tải MPEG-2
- Các lớp bảo vệ để truyền dữ liệu đi ít có sai lầm.
đi m.
Các bước xử lý tiếp theo:
1. Tạo dòng dữ liệu thành cấu trúc thông dụng với
việc cài thêm các bytes đồng bộ
vi
2. Ngẫu nhiên hoá dòng dữ liệu.
3. Cộng mã sửa sai 1: Reed-Solomon vào từng gói
ng mã
dữ liệu (gọi là mã hoá ngoài, giống nhau cho tất
cả các hệ thống) (chèn dữ liệu cho từng gói dữ
liệu)
4. Chèn mã xoắn Viterbi (mã sửa sai thứ 2) (gọi là
mã hoá trong)
5. Điều chế QPSK (pha vuông góc)
Đi
- Phổ tín hiệu SQPSK(f)=4Eb[sinTbf /(Tbf]2
Ph
Eb – năng lượng truyền 1 bit tín hiệu số
Tb – Thời gian bit; Tb =1/fb
+ Bộ phát đáp 36MHz: truyền 1 dòng dữ liệu có ích ch
39Mb/s với mã sửa sai Viterbi tỉ lệ ¾ (thu di động)
39Mb/s
Q
Phân bố
Chèn mã
mã
P
năng lượng
Viterbi (sửa
Viterbi
R-S (sửa sai 1;
sai S
sai 2 )mã trong
sai
mã ngoài )
mã K
Hình 4.2. Tiêu chuẩn DVB-S
- 4.3. DVB-T (OFDM)
DVB
Dùng VHF (UHF)
COFDM (Code Orthogonal Frequency Division
COFDM
Multiplexing):
Multiplexing):
Phân bố Chèn mãmã
OFDM
năng lượng Viterbi (sửa
Viterbi
R-S (sửa sai
sai sai 2 ) 2K/ 8K
1 mã ngoài; ) mã trong
mã
mã i;
Hình 4.3. Tiêu chuẩn DVB-T
+ Có thể chia dòng truyền bit thành hàng ngàn sóng
ng
mang phụ tốc độ thấp trong FDM (ghép kênh
mang kênh
theo tần số)
theo
- + 2 Mode: 2K (1705 carriers), trong dải thông 7,61
Mode: thông
Mhz và thời gian symbol hiệu dụng Tu=224s);
Mhz s);
8K (6817 carriers, trong dải thông 7,61 MHz và
8K
Tu=86s).
s).
+ Mỗi sóng mang được điều chế theo sơ đồ X-QAM QAM
(4,16, 32-QAM)
32
+ Điều chế COFDM (fading lựa chọn tần số) khi
Đi khi
mỗi sóng mang được điều chế ở tốc độ bit trung
bit
bình (tốc độ symbol ~ 1 kbaud hoặc 4 kbaud ứng
kbaud ng
với mode 2K hoặc 8K) và khoảng thời gian rất
dài so với thời gian đáp ứng thay đổi kênh. Đo đó
mỗi sóng mang phụ chiếm 1 dải tần hẹp, trong đó
p, trong
đáp ứng tần số kênh là phẳng cục bộ
- COFDM: Sửa lỗi trong hệ thống truyền hình số (mặt
đất và vệ tinh)
Dữ liệuMáy phát Máy thu Dữ liệu
FEC FEC
Mã hóa trong
Phân tán Mã hóa Chèn
năng lượng ngoài (R-S) ngoài (chập) Viterbi
FEC ( Forward error correction, F- sửa lỗi dữ liệu
trước khi lỗi xuất hiện)
Hình 4.4
- 1. Phân tán năng lượng:
Phân
Loại bỏ chuỗi chạy dài long run (0,1) trong tín
hiệu như các bytes chèn vào gói 0; Tức tạo chuỗi
hi
giả ngẫu nhiên từ dòng bit đến (còn gọi là xáo trộn
gi
dữ liệu) bằng đa thức 1+ X14 + X15 (bit thứ 14 và
15 đi vào cổng exclusive OR, sau đó đi ngược đến
đi sau
ng
đầu vào). Đầu ra là chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên
nhiên
PRBS (Pseudo random binary sequency). Nó được
PRBS
dùng cho máy thu nhằm khôi phục lại dữ liệu gốc. c.
Chú ý có một số dữ liệu không được xáo trộn
Ch
(byte đồng bộ dòng truyền, các byte đồng bộ gói
(byte
truyền con)
truy
- 2. Mã hóa ngoài (R-S):
Mã
Là mã mức khối (block level code): cộng 16 bytes
ng
phụ vào các gói 188 bytes của dòng truyền để tạo ra
ph ra
gói 204 bytes (=16+188). Thuật toán sửa lỗi này đặc
trưng bằng 3 thông số:
trưng
n = 204 – độ dài gói truyền cuối
204
k = 188 – độ dài gói truyền gốc
188
t = 8 – số bytes có thể sửa
Ta còn gọi mã R-S bằng R-S (204,188) của DVB-
Ta
T/S, với ATSC: R-S (207,187). Mã R-S là trườngng
hợp đặc biệt của các mã BCH (Bose – Chandhuri –
mã Chandhuri
Hocgenghem)
- 3. Chèn ngoài (Forney interleaving)
Ch
Chèn ngoài nhằm trải các lỗi theo thời gian để mã
mã
hoá ngoài có hiệu quả hơn. Mã hoá ngoài có thể
ho
sửa đến 8 bytes trong 1 dòng truyền.
4. Mã hoá trong (mã hoá chập)- mã hoá Viterbi.
4. Mã
Mã hoá trong tại mức bit (còn mã R-S tại mức
khối), không phải lưu toàn bộ dữ liệu trong bộ
kh
nhớ, do đó hoạt động nhanh:
n- số dòng dữ liệu
n=2 hoặc 3; được biểu diễn với tỉ lệ ½
đư
hoặc 2/3
- 4.3.1. OFDM
OFDM
Kỹ thuật ghép kênh FDM tương tự (Frequency
(Frequency
Division Multiplexing): phân chia dữ liệu vào một
Division
số kênh, rồi các dữ liệu từ các kênh khác nhau này
được điều chế tại nhiều tần số khác nhau: Tín
đư
hiệuchính s(t) được phân thành n symbols trên 1
đư
hi nh
chu kỳ T riêng. Các symbols rộng 2,4,6,… bit
chu bit
(song song); s(t) tín hiệu (từng tín hiệu được
điều chế trên tải tần riêng; Rồi được cộng với nhau
đi nhau
và biến đổi lên tần số phát sóng).
- FDM số (1960, R.W. Chang): FDM tương đương
tương
IDFT tại máy phát và DFT tại máy thu. R.W. Chang
IDFT .W.
đưa ra nguyên lý trực giao, cho phép dồn sát các tải
đưa
lại với nhau (tức là cưc đại hoá độ rộng băng tần)
n)
mà không bị can nhiễu giữa các kênh lân cận (ICI)
(ICI)
hoặc can nhiễu giữa các symbols (ISI).
ho
Phương trình dùng cho DVB-T:
j( 0 t ) 67 kmax
0 k Cm,l,k m,l,k (t)
A( t) Re e
m l 0 k min
(4.1)
- Với
k'
j2 ( t l,Ts 68.m.Ts );
e Tn
; (l 68m)Ts t (l 68.m 1)Ts
m,l,k ( t)
0, khaùc (4.2)
k- số tải (k=kmin-kmax);
l- số symbol OFDM (l=0-67);
K – số tải đã phát;
Ts- thời gian symbol;
Tu-nghịch đảo của không gian tải;
- thời gian của khoảng bảo vệ ;
0- tần số trung tâm của tín hiệu RF/rad
- k’ – chỉ số tải tương đối so với tần số trung tâm
trung
k’=k-(kmax+kmin)/2
Cm,o,k- symbol phức cho tải k của symbol dữ liệu số
1 trong frame m.
Cm,l,k- symbol phức cho tải k của symbol dữ liệu số
(l+1) trong frame m.
l= 0-67, k=kmin-kmax xác định số tải tích cực trong
trong
OFDM symbol. Phần thực được sử dụng (phát sóng)
Ph
+ Trực giao: (cos giữa 2 vector bằng 0). Nếu các tín
Tr
hiệu được biểu diễn bằng các vector, thì tín hiệu này
hi
phải vuông góc với từng vector khác.
ph
- Tính trực giao sẽ đúng nếu các khoảng không gian
ng
của tải đúng bằng nghịch đảo chu kỳ thời gian mà
chúng được truyền qua đó.
1/T
fk+1 fk+2
fk
Hình 4.4. Không gian tải= 1/T (trường
hợp trực giao)
- + Các khối chức năng FDM số:
s1(t) S1(t)
s2(t) S2(t) RF
G(t)
LPF X
IFFT
(Máy phát)
sn(t)
Sn(t)
Biến đổi lên tần
(điều chế tải)
số truyền (s)
G(t)
I FIFO
A
Tuner giải điều s(t)
(làm trơn)
RF Tạo
D
Biến đổi chế tải
song song
I,Q Q
xuống C (FFT)
nối tiếp
(Máy thu)
Hình 4.5. Tín hiệu có dạng phức, tuy nhiên chỉ có phần
thực là được truyền
- 4.3.2. Nguyên lý COFDM (truyền tức thời dữ liệu
Nguyên
qua phát sóng, có nghĩa là mã hoá ghép kênh
qua kênh
theo tần số trực giao)
theo
1. Các yêu cầu:
1. Độ rộng băng tần truyền hình số bằng 6,7,8
ng
MHz
MHz
2. Không can nhiễu với phát sóng tương tự
3. BER=10-10 – 10-12
4. Chống phản xạ nhiều đường
5. Cho phép truyền với kênh máy phát tương tự
6. Phủ sóng cục bộ, quốc gia
- 7. Hoạt động của SFN
7. SFN
8. Hệ thống phân lớp có thể được định
8. nh
dạng lại, có thể cân bằng chống sai pha
2. Cấu trúc OFDM frame:
2.
Cấu trúc cơ sở của 1 tín hiệu COFDM là thay đổi
được số tải 1705 (mode 2K) và 6817 (mode 8K).
đư 6817
Các tải này chiếm không gian cùng độ rộng băng
ng
tần 7,61MHz.
Các tải tần bao gồm:
1. Dữ liệu với một số thay đổi bit tải (2,4,6)
2. TPS (transmission parameter signalling)
3. Pilot (để đồng bộ máy thu) có 2 loại:
Pilot i:
- a. Liên tục: 177 trong 8K;
a.
45 trong 2K (cùng tần số)
b. Tán xạ (scattered): 524 trong 8K;
(scattered):
131 trong 2K (cài đặc trưng trong symbol)
131
3. Khoảng bảo vệ (để đếm echo và phản xạ, để máy
thu đồng bộ điểm bắt đầu của 1 symbol): được
thu ): đư
cộng vào điểm bắt đầu symbol
Dữ liệu
có ích
Khoảng bảo vệ
Toác ñoä döõ lieäu höõu ích B.C.M.N [b/s]
T
- B- Hiệu quả của mã khối R-S (188/204=0,92
C- Tốc độ mã hoá chập (1/2; 2/3; 3/4; 5/6; 7/8)
M- Số bit / tải (M=2 cho QPSK;
M=4 cho 16-QAM;
M=6 cho 64-QAM)
N- Số tải dữ liệu đã được sử dụng (1512 cho 2K;
6048 cho 8K)
T- Thời gian toàn bộ symbol có chứa khoảng bảo vệ
(896 s + 28 s cho 8K với khoảng bảo vệ 1/32;
224 s + 7 s cho 2K với khoảng bảo vệ 1/32)
nguon tai.lieu . vn