SỐ MẶT ĐẤT: T-DMB
3.1.2 MS hoá và ghép kênh
Những dòng dừ liệu của các dịch vụ khác nhau không thỉch hợp cho truyền dần theo khuôn dạng hiện tại, mà ưước hết phải phải biến đổi thích ứng với những tính chất đặc biệt cùa kênh vô tuyến, quá ưình đó được gọi là mã hoá kênh. Tiếp theo, các dòng dữ liệu đã mã hoá của các dịch vụ khác nhau phải được ghép vào một dòng truyền tải chung trước khi ưuyền đi. Hình 3.7 đua ra tổng quan về kết quả luồng ứuyền dẫn DAB/DMB.
Chupng 3 Cóng nghé quảng bá T-DMB 97
ĩ. 1.2. ỉ Mã hoá kênh
Mục tiêu cùa inã hoá kônli nhảm đe chuẩn bị các dòng dừ liệu sao clnt \ỡ i nhìrim lỗi xa\ ra trong suối quá trinh truyền, các máy ihii chắc chản có thc phát hiện ra \à chuấn hoá lại được. Công việc
n à y d i r ạ c h o à n t h à n h t h ô n u q u a l i n h t o á n d ữ li ệ u d ự phòng t ừ c á c
ciònu t!ữ liệu. Trong khi mã hõá nguồn hướng lới loại bò các dĩr liệu dir iliira. ihi mà hoá kênh làm tăng tônu dung lượng dừ liệu dê sự iru>ền dẫn dáng lin cậy hơn và cái thiện chất lượng dịch vụ.
Khi ra khói birớc (1) irorm hình 3.7. các dòng dữ liệu của tất cá các dịch \ ỊI dược mà lioã bởi một phương pháp gọi là mã hoá
Xiìắn. Nó lầy ra n hii tir liioim dừ liệu vào liên tục và sẳp xếp chúng ihành m bit lại luồiiii dữ liệu ra (m > n). Ọuá trình tạo ra các bit đầu ra dirợc thực hiện hầim cácli kết hí.TỊ') (quấn) dầu ra các thanh ghi dịch hồi tiỏp tu>cn tính. Sau đó tại mây, chúng được chuấn hoá lại các lồi iruyèn dần nhờ giái mã dòng dữ liệu vào bàng bộ giái mà Vitcrbi.
gnép
T*i0n9 cA*i
CkCTitv^
UAh
1 _____________
^fằoế I 3 ^
-*i . 0^ ">11^ 1*
1 ,_f__ 2____ ^
^ grxp
•Oõn 9Ịằn ^
' r “ ■ “ ■
rằ<ằ> rw .OM 1 f*.ij
knố.
’ 1 2--- 1
^, M>ho* Oềr ^
•©ân
í ____
• ố*" ằrằ. Ị vŨhoA
J ôrtôr ^ 1 yo
• ■
O Í O M
vô cnA rtok UA r>oô O ộ u c n * •** tr u y ề n
Hình 3. 7: Chtiỗi truyền dãn DAB/DMB
Truyển hình số di động...
Tỳ lệ giữa sổ bit đầu vào và sổ bit đầu ra gọi là tỳ lệ (tốc dộ) R = n/m. Tỷ lệ mă càng thấp có nghĩa là xác suất cùa những lồi prc sửa chữa càng cao nhưng tốc độ dữ liệu thực dạt dược tại ứì vô tuyến càng thấp. Bởi vậy, nhừng tièu chuẩn cùa iB/DMB huứng tới cổ định tỷ lệ mà hợp lý theo các mức nhiều kiến. Các mức nhiều này phụ thuộc vào môi trưòmg máy phát It động.
Bộ giải mã Viterbi rất hửu dụng và tin cậy đé phát hiện và u chinh các lồi bit đem. Tuy nhiên, mỗi một truyền dẫn vô tu>ến chịu đựng sự xuất hiện cùa các chùm lồi, má đặc trumg của nó là t sổ lớn các lẫi bit liên tiếp. Bởi vì không thể chuấn hoá được Img lỗi chùm như vậy, nên các bit đầu ra dược tạo ra bởi bộ niă in phải được trộn trong bước kế tiếp, quá trình này được gọi là I xen thời gian, (xem bước 2 trong hình 3.7). Theo cách này, ng dữ liệu đuợc chia nhỏ thành các từ mã có độ dài cố định và bit liên tiép của một từ mã được trao đổi với các bit của các từ trước và sau theo một giái thuật nhất định. Tại đầu thu. trinh tụ gổc được láp ghép lại bởi quá trình giái dan xen (de- ỉrleaving: fUu đan xen). Bởi vậy, những lồi chùm trung suốt quá ih truyền d in được phản bồ thành một vài từ mă, diều đó chúng TC chia nhỏ ra tíiành nhừng lỏi bit đơn và cỏ thể được sữa lồi bởi giải mã Viterbi.
Một hạn chế của việc xen thời gian là sự trải rộng các bit liên ) trên một sổ từ mâ và nó sẽ gây ra trề bời vì máy thu không thể lý trước khi nhận được tất cá các bit cần thiết dể khôi phục lại ih tự gốc của từ mã gốc đă nhận được. Độ trễ này nảm trong
phạm vi khoảng vài trăm ms, không phải là vấn đề nghiêm ưọng cho da số các dịch vụ DAB/DMB, nhưng có thể là quá lớn đối với truycn dẫn thône tin diều khiến “nhạy với thời gian” (cũng như một số các dịch \ ụ dữ liệu). Do đó, dữ liệu nhạy với thời gian như vậy dược truyền tài trên kênh thông tin nhanh (FIC - Fast Information Channel), kênh FIC không áp dụng đan xen thời gian. Bù lại, kênh này phài chịu một mã xoắn vừng chẳc hon các kênh khác.
Các dòng dừ liệu gốc từ dịch vụ vide(ì DMB, một phương pháp sừa lỗi bổ sung được chi định ưong tiêu chuẩn để có thể phục vụ những người xem di chuyển với tổc độ cao lên tới 200km/h với chất lir(,mg dịch vụ chấp nhận được. Phưomg pháp này được gọi là mã hoá khối - block coding (4), được thực hiện trước khi mà hoá xoắn lại trạni phát và thực hiện sau khi giải mà xoấn tại đầu thu tương ứng và dược hiéu dưới thuật ngữ outer coding (mà hoá bên ngoài).
Trái ngược với mã hoá xoẳn, được thực hiện trên một dòng dữ liệu liên tục, dòng dừ liệu tạo ra từ ghép MPEG-2 được chia nhò ihành các khối có độ dài 187 byte. Đối với mỗi khối, một mà Reed- Solomon dược tạo ra. mà này được gán vào một khối tương ứng một từ tính chằn lẻ có độ dài 16 byte. Phương pháp này cho phép sưa lồi lên tới 8 byle lồi trên một khổi. Tại bước tiếp theo, những khối liên tiếp và những từ tinh toán chằn lẽ liên quan phải trải qua các quá trình đan xen khác để giàm bót xác suất của lồi chùm.
3 .L 2 .2 Ghép kênh
Tại hước kế tỉép, các dòng dừ liệu dã dan xen thời gian từ một sổ dịch vụ được hợp nhất vào trong một dòng truyền tải chung.
Chương 3 Công nghộ quảng bá T-DMB 99
100 Truyền hình sổ di động
dòng này được xem như là dòng ghép nói chung \ à dÒMịỊ tông cộng nói riêng cho trường hợp DAB/DMB.
K ttu n g íru y é n đển
K é n h đ ổ o g t>6
K h ỗ o g đ a n xe n th ớ i Qian
K 4 n h lt>ôog tvì nh^nh (FlC )
Đan xôn tPỡcn gtan
Kénh Ó K tì vu chtnh IMSC)
K inh con 1
Kénh
còn2
K é n h con
3
Kènh
c o n 4
K é n h c o n 5
KẻnA
con
6
K é n h con 7
K é n h c o n
e
V id M Ả m
ttianh V iđ e o Àm
ih a n h
V K leo Ãm
(hanh
V id e o Ảm
thanh
C tltf9 n Q tn n h trư y é n C h ư o n g ư m h U u yé n C h i/o n g trin h ư ư yén C h ifc m g tn n ti v u y é o h i n li d t đ ộ n g 1 h in h ặ t d ộ n g 2 h in h đ i đ ổ o g 3 h m h d i d ỏ n g 4
Hình 3.H: c ẩ u trúc khunịỉ Iniyền DAB DMJỈ
Bộ ghép kênh sáp xếp theo cấu trúc kliung dược mô tả trong hình 3.8. Một khung truyền dần dược chia thành 3 tnrtmg mang dừ liệu: kênh đồng bộ. kênh thông tin nhanh (MC). kênh dịch vụ chinh (MSC). Kênh đồng bộ chuyển giao được mầu bil cố dịnh, đâ đirợc tiêu chuẩn hoá. Các mẫu bit này đánh dấu sự hẳt dầu của một khung vả được sử dụng cho cả máy thu đè đồnịỉ hộ với máy phát.
Kênh thông tin nhanh chủ yếu mang thông tin cấu hinh ghép kênh (MCI - Main Service Channel). thông tin chi thị cầu trúc và tồ chức tổng thể. Bởi vi đây là các thòng tin nhạy cám với thài gian, nên kênh không áp dụng xen thời gian như đã được đề cập tái trong mục trước.
Kênh dịch vụ chinh mang thônii tin người dùng của các dịch
\ụ DAIỊ DMB khác nhau và dược chia thành một số kênh con. Một kõnh con maiiiỊ duy nhất dòng dĩr liệu ciia một dịch vụ (ví dụ như dịch vụ iruycn thanh DAB). cỏ nghĩa các dòng dừ liệu ghép ciia ciinii một lioậc nhiều dịch \ ụ khác nhau không dược truyền trên Iiliừng kcMih cun nãy. Kich thước của các trường có thể được lựa cliọn pliụ ihuộc vào yêu cằu tốc độ dìr liệu tưcmg ứng với dịch vụ.
Máy thu cỏ thô có dược sự ấn dịnh giữa các dịch vụ và các kênh con IìCmi quan tir í hông tin câu hinh lihép kênh.
1'oàn bộ qiiá trình ghép kênh được diều phối bởi một bộ điều kliicn glióp. nhir chi ra ơ birức 6 troim hình 3.7. ở bước đầu tiên, nliững ciõnu dử liộu dộc lập dược hợp nhai vào một bộ ghép MSC (birớc 7). Síiu dó. dòng dĩr liệu MSC dưực ghép vào kênh truyền tải cùng \ớ i dCr liệu cua kênh thông tin nhanh. Bộ điều khiển ghép kênh cĩing dịnh cắu hình quá trinh mã xoắn. Quá trình này diễn ra riênu biội \ớ i mồi dòng dữ liệu đê lựa chọn riêng rẽ một tỷ lệ mã thích hợp.
Vị trí cua một kênh con troniĩ khuniỊ truyền dần được chi thị tới máy thu thòng qua ihônu ũn cấu hình ghép kênh. Như vậy. máy thu chi cần tliu \ à giái mã các dòng dữ liệu thuộc về các dịch vụ thực sự mà nó dược sứ dụng. Trong suốt thời gian nhận các kênh con khác, máy thu cỏ thé giải kích hoạt (không kích hoạt), đê giảm bởt tiôu thụ diện năng. Chăng hạn, nếu như truyền tổng thể 4 chưcmg trình truyền hình di động, người xem chi xem có I chương trinh thì máv thu có thế tẳt 3/4 thời gian. Kỹ thuật này được biết dưới thuật nuừ time clicing (cẳt lát thời gian).
Chương 3 Công nghé quảng bá T-DMB 101
3.1.3 Điều chế và truyền dẫn
Dòng dữ liệu tạo ra từ quá trinh ghép kênh và niã hóa được quảng bá qua kênh vô tuyển tới các máy thu. Tham số của kênh vô tuyến được cố định bởi sóng mang và tốc độ dữ liệu. Sóng mang là sóng điện từ hàm sin tuần hoàn cùa một tẩn số nhất định. Tẩn số sóng mang phải phù hợp với dải tần số trong phổ điện trường cùa anten, trong khi tốc độ dừ liệu xác định băng tần cần thiết cho kênh vô tuyến.
Như đã đề cập phẩn trước, 1 kênh vô tuyển DAB/DMB có băng tần là 1.536MHz và tốc độ dừ liệu đạt được từ 1 dến Ỉ.SMbiưs tùy thuộc vào tỷ lệ mã hóa dừ liệu dùng cho mã xoăn của các dòng dừ liệu khác nhau, ở một phương diện khác, mạng di động 3G như UMTS cỏ thể có được tốc độ dừ liệu tưưng tự, nhumg chi với vùng phủ của trạm gốc không vượt quá vài trăm mét hoặc ít hom, vùng phù sóng này rất nhỏ khi so sánh với vùng phủ vỡi đường kính lên tới 1 OOkm của máy phát DAB/DMB duy nhất. Nói chung, một vấn đề cùa việc truyền dừ liệu tốc độ cao tới khoảng cách xa đó là tin hiệu dễ bị can nhiễu. Một ưường hợp cụ thế là hiện tượng ưuyền sóng vô tuyến đa đường. Phần sau sẽ giải thích hiện tượng này và đưa ra cách thức để tránh tác động ành hưõmg (tiêu cực) hoăc hạn chế ảnh hưởng của nó tới truyền dần
DAB/DMB.
3.1.3.1 Truyền dẫn đa đường và nhiễu giữa các ki hiệu
Trong kênh vô tuyến, dừ liệu được truyền dưới dạng kí hiệu và mỗi kí hiệu (đặc Uimg) mang một hay một vài bit của luồng dữ
102 Truyển hình só d i động
Chương 3 Cồng nghệ quảng bá T-DMB
liệu. DAB/DMB truyền 2 bit bàng một kí hiệu dơn, nhu vậ) định nghĩa 4 kí hiệu khác nhau ”00”, “01” : i r , “ 10”. Theo
sóng m an g ciia k ên h vô tuyến có th ể c h ấ p nhận 4 ưyng thái CÙ£
hiệu khác nhau, các trạng thái này được ấn định độc lập trên hiệu tiêp theo. Quá trinh này gọi lá diều chế hay dịch khóa.
Suốt quá trình truyền, một tín hiệu đã được tyo ra theo c trên bị nhiều hiện tuợng khác nhau làm méo tín hiệu và làm ' máy thu khó hoặc thậm chi không thẻ nhận dạng đuọc tín hiệu tc
ủ
Hình 3.9: Ọuá irình truyền đa đuờng
Các hiện tượng như truyền dần đa điròmg, suy hao, nhit bóng do các toà nhà hoặc do dịch tần gọi là dịch Doppler, nguy nhân là do sự di chuyển cùa máy thu trong suổt <|iiẩ trình truyt Như ờ hinh 3.9 hiện tượng đa đường do phản xạ, tán xạ, nhiều từ các tòa nhà, cây cối, núi. Và kết quả là tín hiệu được sao ch
104 Truyền hình số di đóng
trong suốt quã trinh truyền dần và niá\ thu không chi nhận dược xung tin hiệu sa cấp mã còn ihu dược các xung trề thứ câp khác cua lín hiệu như Irong hình 3. lOa.
Thừi uian truyền sónu của xuni: tin liiộu urirng irnu \ới dộ dài diÙTiig dần từ máy pliát lới máy ihu. I)ộ irỗ giCni thời dièni icVi cua xung tin hiệu sơ cấp và thời diêm tới cua xiine lín hiệu thử cấp cuối cùng liọi là trái trễ \ ã dộ IỚJ1 cua nó phụ thuộc rấi nhieii \áo klioaniỊ cách phủ sóng cùa máy phát \ à niậi dộ chướng ngại vậi troni! các
\iing lân cận. Khoang cách phu sóni; cànu Uirn thì mật dộ clunrng nizại càng lớn và độ trai trề càng rộng.
Cổng
nguòn ♦suât
Thới gian ky hằẻu T
# ằ
Thơi gtan ky hiéu T
Trải trẻ Còng
suảt
nguòn
Trài tfẻ
I I . , . I Thơi gian
UI ỉlil ll.l.J^ời9>an UkLkLll.l. .
♦xunathứcáp Xunglhircâp Xung sơ Xung Xung sơ cáp
ằ c õ p Xungsơcõp k ý ị j n s ỡ ả p k y t j n * 2 Xungsccâp Xungsơcâp
kýlựn kỷtựn+1
a) Trải trẻ khổng cồ giao thoa các ký t(/
sơ cip Kytựn+2
ký tự n+1
b) Trải trẻ cổ giao thoa câc ký tư Hình 3. ỈO: Trui irẽ vù nhiễu ỊỊÌừci cúc ký hiệu
Quá Irình iruyền đa dường có thô gâ> ra nhiều iớn nếu khoáng thời gian ký hiệu T sử dụng nhò hưn trai trề. Khoáng ihời gian ký hiệu biểu thị thời gian một ký hiệu được phát đi. tương ứng t>’ lệ nghịch với tốc độ ký hiệu. Như mỏ lả trong hinh 3.10b, các xung ihứ cấp bị trễ của một ký hiệu có thể phá vờ các xung cua ký
Chưxyng 3 Cóng nghé quảng bà T-DMB 105
hiệu ticp theo ncu thòi uian 1 ký hiệu nho hơn trái trề. Hiện tirợng ná> uọi là nhicu uiìra các ký hiệu. ciâ\ cũng là inộl trong những
iiuuỵCmi nhân chính gày lỗi truyền dẫn.
DMB hoạt dộnu ơ nhìrim diòu kiện rất thuận lại cho nhiều uiĩra các k\' hiộu. Ncu quá irinli triiyồn dirợc thực hiộn với điều chế niội sóim niani’ tliông thưÌTnu thi các tóc dộ dữ liệu cao chi có thô dạt clirợc \ớ i khoang thứi uian kỹ hiệu trong \ã i f,is. Khoang thời uian nãs rắt nho so \ (Vi trai trồ thôntỉ iluKTng tứ 10 dến hãng trăm
|.IS (niá> phát DMB ơ khoang cách xa \ ã hoạt dộng ơ vùng đỏ thị).
I rong SI N irai irc thậm chí con lớn lnTii ral nhiòu vi máy thu có thê cũng Iiliụn dưực các xung Ún hiệu lir các máy phái bên cạnh. Dô Iránh nhiỗu iỊÌCra các ký hiệu, hệ tliốnu DMB phái áp dụng một kỹ thuậi dicu che da sóng mang.
3.1.3.2 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
Dè dièu chố cla sõng manu irong hệ thống DMtì. một kênh vô luyến trong bủng ihông 1.536Mllz được chia nhó thành N sóng mang con. các sóng mang con đó truyền dữ liệu dộc lập nhau.
Dỏng truycn tái dược phân phôi qua N sóng mang con và do đó thời gian cúa ki hiệu ứng với mồi sóng mang con có thể được mờ rộng N lần so với khoáng thài uian kỉ hiệu sứ dụng diều chế dơn sóng mang, rất cả tốc dộ kí hiệu cúa các kênh vò tuyén đều tương dưưng nhau, nhưng tránh được nhiều giữa các ki hiệu bỡi vì khoang thời gian ký hiệu trên mồi sóng many con lớn hom khoảng trễ dự kiỏn. gia sứ với N dược chọn đù lớn.
Tuy nhiên, điều che đa sóng mang có thê chịu thiệl hại tù cá búp sóng cạnh, các búp sóng cạnh sinh ra từ bức xạ ngoài băn Irong ở các dải lần số bên dưới và bên trên cua mỗi sóng mang cor Các búp sóng cạnh này không mang bất kỳ thông tin hữu ich nà (những thông tin cần thiết để nhận biết tín hiệu lới ơ máy thi nhưng chúng có gây méo quá trình truyền sóng cùa các sóng man con bên cạnh. Do đó, một quan hệ quan trọng khi sứ dụng điều ch đa sóng mang là lựa chọn một khoảng trống tần số hợp lý giữa cá sóng mang con. Để đạt được mục đích này. các hệ thôn DAB/DMB áp dụng một kỹ thuật gọi là ghép kênh phân chia tần s trực giao (Orthogonal Prequency Division Multiplexing - OFDM trong đó các tẩn sổ sóng mang con được đặt trực giao với nhai Một cặp sóng mang con được gọi là trực giao nếu như khoảng các tân sô giữa chúng băng — Hz, trong đó I là khoảng thcTÌ gian k
T s
hiệu trên mồi sóng mang con.
Như mô tả ưong hinh 3.11, ưu điểm cùa trực giao lá dinh CI các búp sóng chính của sóng mang con tương ứng với diểm 0 CI các sóng mang con bên cạnh đi qua. Bằng cách này, bức xạ ngo băng trong các búp sóng cạnh mất tác dụng với các sóng mang cc khác và quá trình truyền trong một sóng mang con không có ti động xẩu lên các sóng mang con bên cạnh. Hơn nừa. ()FDM ct phép đặt các sóng mang con gần với nhau. Nhờ vậy OFDM sử dụr băng thông rất hiệu quả so với các điều chế da sóng mang khôr trực giao. Tuy nhiên phần cứng cần triển khai trong các bộ thu ( không thể đáp ứng được thị trường nhừng năm dầu thập niên 90.
106 Truyền hinh số ói động
Chương 3. Cõng nghệ quảng bá .. T-DMB 10'
fn fn*1 fn * 2 ín * 3 fn * 4
ỉỉình 3.11: Ghép kênh phán chia theo tần số trực ỊỊÌao 3.1.3.3 Chể độ truyền tải DMB
DMB dưa ra 4 chế độ truyền, các chế độ khác nhau ở s<
lượng sóng mang con dược sử dụng cho 1 kênh vô tuyến trong dà tần số 1,536 MHz, cũng như khoảng thời gian cho 1 kí hiệu ha' chiều dài l khung truyền. Sự lựa chọn chế độ nào để sử dụmg phi thuộc vào kiểu truyền tài (mặt đất hay qua vệ tinh), dài tần sổ chi phép và các khu vực xung quanh (nông thôn, ngoại ô, đô thị). Nểi chế dộ truyền dần dưới mặt đất dược sừ dụng thì cần phản biệt giừ.
mạng đơn sóng mang và mạng đa sóng mang. Nhừng tham sổ đặi trưng của 4 chế độ truyền dẫn được liệt kê trong bàng 3.1.
Nói chung, những chế độ có sổ lượng sóng mang con cao V.
thời gian truyền một kí hiệu dài là lựa chọn thích hợp cho m ạn ị
bao gồm các máy phát DAB/DMB với khoảng cách xa, vì trài tr dài và ảnh hường nhiều của các kí hiệu lẫn nhau lớn. Đậc biệt ch<