Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
1 Phát thanh số DAB

1 Phát thanh số DAB

Tải bản đầy đủ - 0trang

- Dạng 1: áp dụng cho mạng đơn tần SFN (Single Frequency Networks) mặt

đất.

- Dạng 2: áp dụng cho phát thanh số mặt đất thông thường ở các địa

phương.

- Dạng 3: áp dụng cho phát thanh quảng bá qua vệ tinh.

Với các thông số của các dạng như sau:



Mode1



Mode2



Mode3



Carrier number



1.536



384



192



Carrier spacing



1kHz



4kHz



8kHz



Symbol time



1.246 ms



311.5 s



155.8 s



Guard time



246 s



61.5 s



30.8 s



Carrier frequency



<375 MHz



<1.5 GHz



<3 GHz



Transmitter separation



<96 Km



<24 Km



<12 Km



Bảng 4-1 Các chuẩn phát thanh số DAB của Châu âu

Trong đó nổi bật nhất là dạng 1 dùng cho mạng đơn tần SFN. Mạng đơn tần

chỉ có thể thiết lập khi sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang. Mạng đơn tần bao

gồm nhiều trạm phát phân bố trên vùng cần phủ sóng phát cùng một tín hiệu ở cùng

một tần số và đồng bộ về thời gian. Mạng đơn tần cho phép phủ sóng một vùng

rộng lớn và khắc phục những điểm chết do bị chắn tại những vị trí đặc biệt. Như

vậy một máy thu sẽ nhận được tín hiệu từ nhiều máy phát trùng khớp về tần số, định

dạng tín hiệu và thời gian, ngoại trừ trễ truyền dẫn là khác nhau. Hình dưới đây sẽ

minh họa một máy thu trong mạng đơn tần nhận được nhiều tín hiệu với trễ truyền

dẫn khác nhau:



T



T

R



T



Hình 4-1 Các tín hiệu thu được trong mạng đơn tần



Trong trường hợp khoảng thời gian tới của các tín hiệu bao gồm các tín hiệu

phản xạ nhiều đường và các tín hiệu tới từ các trạm phát khác nhỏ hơn khoảng bảo

vệ giữa các symbol, khi đó tính trực giao giữa các sóng mang được bảo đảm. Như

vậy công suất thu được sẽ tăng lên. Trong trường hợp ngược lại thì sẽ xảy ra giao

thoa giữa các sóng mang. Giao thoa này tương đương với nhiễu Gaussian và tỷ lệ

với khoảng mà nhiễu ISI vượt quá khoảng bảo vệ. Ví dụ máy thu nhận được tín hiệu

trực tiếp từ hai máy phát cách nhau 40 Km, khi đó khoảng thời gian hai tín hiệu tới

máy thu cách nhau cỡ 133 s. Ngồi ra còn có tín hiệu phản xạ nhiều đường từ các

trạm phát này. Do đó yêu cầu khoảng bảo vệ lớn hơn 133 s. Trong thực tế không

thể tăng khoảng bảo vệ lên q cao vì khi đó sẽ làm giảm hiệu suất sử dụng băng

thơng. Do đó khoảng cách giữa các trạm phát phải đủ nhỏ để loại bỏ nhiễu ISI.

Một yếu tố khác ảnh hưởng đến khoảng cách cực tiểu giữa các sóng mang và

khoảng thời gian cực đại của các symbol là hiệu ứng Doppler. Hiệu ứng Doppler

gây ra dịch tần số và ảnh hưởng đến bộ giao động nội của máy thu. Ví dụ máy thu

đặt trên một xe chạy với tốc độ 80 Km/h thì hiệu ứng Doppler làm dịch tần tại tần số

240 MHz là 18 Hz. Khoảng cách giữa các sóng mang phải lớn hơn giá trị trên để

giảm thiểu nhiễu ISI. Điều này đặc biệt quan trọng cho hệ thống OFDM có tần số

đồng hồ được tự tạo ra ở phía thu.

Một kênh OFDM có thể truyền một vài chương trình phát thanh, mỗi chương

trình có thể có chất lượng thay đổi mono hay strereo. Mỗi kênh audio được mã hóa

âm thanh với tốc độ từ 32 kbps đến 382 kbps. Dòng bit này được mã hóa vòng xoắn

với tốc độ mã 1/2 và được cài xen (interleaving). Các dòng bit được ghép kênh theo

thời gian và đưa tới bộ điều chế OFDM. Tốc độ bit tổng cộng (sẽ trình bày ở dưới

đây) là 2,3 Mbps. Bởi vì tốc độ của các kênh audio là thay đổi nên số kênh audio

được truyền trong một kênh OFDM cũng thay đổi theo. Một hệ thống điển hình

truyền 6 kênh audio với tốc độ 192 kbps.

4.1.2 Hệ thống phát thanh số DAB theo chuẩn Châu âu

Cấu trúc của một máy phát thanh DAB số sử dụng kỹ thuật iu ch OFDM

nh sau:



Audio in



Mã hóa

âm thanh



Điều chế

OFDM



Cao tần



Synch

Symbol



Ngẫu nhiên

hóa

(Scramble)



Mã hóa

vòng xoắn

(tốc độ 1/2)



Cài xen



ghép kênh



Overhead



Cài xen



Ghép

kênh



Audio

Signals

Data

Signals



Hỡnh 4-2 S khối máy phát DAB

Bộ mã hóa âm thanh thực hiện lấy mẫu, lượng tử hóa, số hóa và mã hóa tín

hiệu âm thanh đầu vào. Tốc độ lấy mẫu là 48kHz và số hóa 16 bit trên một mẫu cho

ra tốc độ 768 kbps cho một kênh. Sau đó tốc độ này được mã hóa xuống tốc độ thấp

hơn tùy thuộc vào chất lượng yêu cầu. Tín hiệu số đầu ra được ngẫu nhiên hóa bằng

cách cộng modul-2 với dãy giả ngẫu nhiên (pseudo-random sequence) để cân bằng

lượng các bit ‘1’ và các bit ‘0’. Ngẫu nhiên hóa còn nhằm mục đích để cho phổ tần

số phát đi có độ phân tán thích hợp. Sau ngẫu nhiên hóa, tín hiệu được mã hóa vòng

xoắn với tốc độ 1/2. Như vậy dòng bit ra khỏi bộ mã hóa vòng xoắn có tốc độ gấp

đơi tốc độ đầu vào. Tiếp đó dòng bít được xáo trộn (interleaving) trước khi đưa tới

bộ ghép kênh.

Một vài kênh audio sẽ được ghép kênh cùng với các tín hiệu khác, có thể là

các dữ liệu được thêm vào các kênh audio. Tín hiệu sau bộ ghép kênh sẽ được đóng

khung. Một khung gồm 2 ký hiệu đồng bộ (synchronous symbol), 3 ký hiệu mào

đầu (overhead symbol) và tiếp theo là 72 symbol thông tin. Như vậy mỗi khung có

77 symbol, mỗi symbol là 3072 bit (1536 sóng mang x 2 bit trên mỗi sóng mang).

Như đã nói độ dài mỗi symbol là 1246 s do đó độ dài của khung là 77 * 1,246 =

96 ms.



Synch

Synch

(null)



Overhead

Synch



1



2



Audio or Data



3

t



1

Frame



72



= 96 ms



Hình 4-3 Cấu trúc khung DAB

Các ký hiệu thông tin và mào đầu được cài xen lần nữa, và cuối cùng là các ký

hiệu đồng bộ được thêm vào trước khi điều chế vào các sóng mang tại bộ điều chế

OFDM.

Ký hiệu đồng bộ đầu tiên là null tức là khơng có tín hiệu, do đó việc đồng bộ

khung thơ có thể được thực hiện đơn giản bằng cách tách sóng đường bao. Ký hiệu

đồng bộ thứ hai có mẫu cố định, dùng cho đồng bộ khung và cung cấp pha chuẩn để

tách sóng vi sai các symbol tiếp theo. Các thông tin overhead được dùng để mang

các thơng tin về kênh, các tham số sóng mang dùng cho giải mã thông tin.

Như vậy tốc độ bit thông tin được truyền qua 1 kênh DAB là:



R



72 symbols  1536 subcarrier / symbol  2bit / subcarrier

2,304 Mbps

0,096 sec



Như đã đề cập, mỗi sóng mang sử dụng điều chế DPSK-4 điểm. Điều chế vi

sai đơn giản hóa việc đồng bộ và dễ dàng giải điều chế.

4.2 Truyền hình số DVB

4.2.1 Giới thiệu

Truyền hình số quảng bá DVB (Digital Video Broadcasting) là một khái niệm

rộng bao gồm truyền hình, các ứng dụng đa phương tiện di động (Multimedia

mobile application) và các dịch vụ cung cấp dữ liệu không dây. DVB có thể kết hợp

với các mạng khơng dây khác như mạng cellular để cung cấp một hệ thống truy

nhập dữ liệu bất đối xứng không dây dùng để truy nhập internet khơng dây.

Truyền hình số là bước phát triển tiếp theo của truyền hình màu tương tự. Để

truyền với chất lượng tương đương cần tốc độ bit là 216 Mbps cho hình ảnh và

1536 kbps cho âm thanh. Do đó mã hóa nguồn là cực kỳ quan trọng trong hệ thống

DVB. Các hệ thống truyền hình số hiện nay sử dụng kỹ thuật nén MPEG-2 cho

phép nén xuống tốc độ 3,5 Mbps cho cả hình ảnh và âm thanh.



Hiện nay đang tồn tại 3 chuẩn truyền hình số là ATSC (Advanced Television

Systems Committee) của Mỹ, chuẩn DVB của Châu âu, và chuẩn ISDB (Intergrated

Service Digital Broadcasting) của Nhật. Trong đó có hai chuẩn sử dụng kỹ thuật

điều chế đa sóng mang OFDM là chuẩn DVB và ISDB. Các chuẩn này được ban

hành thành các chuẩn cụ thể cho truyền hình mặt đất, vệ tinh và truyền hình cáp.

Trong đó chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T đã tỏ rõ ưu thế của mình và đã được

nhiều nước lựa chọn trong đó có cả ở nước ta. Do đó dưới đây sẽ tập trung vào

DVB-T như là một ứng dụng của OFDM.

Truyền hình số mặt đất DBV-T của Châu âu chọn kỹ thuật COFDM (Coded

Orthogonal Division Frequency), là kỹ thuật điều chế đa sóng mang OFDM kết hợp

với kỹ thuật mã hóa kênh truyền, vì những lý do sau:

- Loại bỏ nhiễu: Sự tồn tại đồng thời của truyền hình số và truyền hình

tương tự yêu cầu hệ thống tuyệt đối khơng gây nhiễu với truyền hình tương tự và

các nhiễu băng hẹp khác, bởi vì truyền hình tương tự rất nhạy cảm với nhiễu. Trước

khi sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang thì vấn đề này được giải quyết bằng

cách giảm công suất phát và sử dụng các kỹ thuật mã hóa để đạt được tốc độ lỗi bit

yêu cầu.

- Hiệu ứng đa đường (multipath effect): Sóng truyền theo nhiều đường tới

máy thu với trễ truyền dẫn khác nhau là nguyên nhân chính làm suy giảm chất

lượng các kênh truyền hình mặt đất. Kiến trúc mạng đơn tần SFN của DVB tạo ra

nhiều tín hiệu cùng tới máy thu từ các trạm phát khác nhau và do phản xạ thơng

thường. Sự tồn tại của nhiều tín hiệu với độ trễ khác nhau tại máy thu yêu cầu một

kỹ thuật điều chế mạnh để chống lại hiệu ứng này. COFDM cho phép loại bỏ hoàn

toàn hiệu ứng đa đường miễn là độ dài của khoảng bảo vệ GI được thiết kế một

cách hợp lý. Độ dài của khoảng bảo vệ càng lớn thì cho phép khoảng cách giữa các

trạm phát trong mạng đơn tần càng xa, tuy nhiên sẽ phải trả giá là sự giảm hiệu suất

sử dụng băng thơng. Sự bố trí hợp lý các tín hiệu pilot tại các khe thời gian và tần số

cho phép chịu được hiệu ứng Doppler và tạo ra khả năng di động cho các thiết bị

đầu cuối.

4.2.2 Truyền hình số chuẩn Châu Âu DVB-T

Chuẩn truyền hình số DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) được

ban hành bởi ETSI (European Telecommunication Standards Institute) dựa trên các

ý tưởng sau:



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

1 Phát thanh số DAB

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×