1. Trang chủ >
  2. Kỹ thuật >
  3. Điện - Điện tử - Viễn thông >

1 Phát thanh số DAB

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (848.63 KB, 103 trang )


Phần 3 ứng dụng của OFDM



Đồ án tốt nghiệp



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. Nh vậy một máy thu sẽ nhận đợc 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 dới đây sẽ minh họa một máy thu trong mạng đơn tần

nhận đợc nhiều tín hiệu với trễ truyền dẫn khác nhau:



T



T

R



T



Hình 5- Các tín hiệu thu đợc trong mạng đơn tần

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

hiệu phản xạ nhiều đờng 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 đợc

bảo đảm. Nh vậy công suất thu đợc sẽ tăng lên. Trong trờng hợp ngợc lại thì

sẽ xảy ra giao thoa giữa các sóng mang. Giao thoa này tơng đơng với nhiễu

Gaussian và tỷ lệ với khoảng mà nhiễu ISI vợt quá khoảng bảo vệ. Ví dụ máy

thu nhận đợc 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 às. Ngoài ra còn

có tín hiệu phản xạ nhiều đờng từ các trạm phát này. Do đó yêu cầu khoảng

bảo vệ lớn hơn 133 às. Trong thực tế không thể tăng khoảng bảo vệ lên quá

cao vì khi đó sẽ làm giảm hiệu suất sử dụng băng thông. Do đó khoảng cách

giữa các trạm phát phải đủ nhỏ để loại bỏ nhiễu ISI.

70



Phần 3 ứng dụng của OFDM



Đồ án tốt nghiệp



Một yếu tố khác ảnh hởng 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 hởng 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 đợc tự tạo ra ở phía thu.

Mode 1 sử dụng 1536 sóng mang và khoảng cách giữa chúng là 1kHz,

khoảng thời gian tồn tại của một symbol là 1246 às trong đó khoảng bảo vệ

GI là 246 às. Mỗi sóng mang đợc điều chế khóa dịch pha vi sai với khoảng

cách là /4 (/4-DPSK). Nh vậy trên sơ đồ điều chế cứ hai bit thông tin đợc

điều chế vào sóng mang có pha là /4 hoặc 3/4. Máy phát thực hiện biến

đổi IFFT 2048 điểm, các sóng mang không sử dụng đợc coi là có biên độ

bằng không. Do đó phổ của toàn bộ các sóng mang là 1,536 MHz. Thành phần

I và Q của tín hiệu đã điều chế đợc đa tới khối cao tần RF tại tần số từ 175 đến

240 MHz.

Một kênh OFDM có thể truyền một vài chơng trình phát thanh, mỗi chơng trình có thể có chất lợng thay đổi mono hay strereo. Mỗi kênh audio đợc

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

hóa vòng xoắn với tốc độ mã 1/2 và đợc cài xen (interleaving). Các dòng bit đợc ghép kênh theo thời gian và đa tới bộ điều chế OFDM. Tốc độ bit tổng

cộng (sẽ trình bày ở dới đây) là 2,3 Mbps. Bởi vì tốc độ của các kênh audio là

thay đổi nên số kênh audio đợc truyền trong một kênh OFDM cũng thay đổi

theo. Một hệ thống điển hình truyền 6 kênh audio với tốc độ 192 kbps.



5.1.2 Hệ thống phát thanh số DAB theo chuẩn Châu âu

Cấu trúc của một máy phát thanh DAB số sử dụng kỹ thuật điều chế

OFDM nh sau:



71



Phần 3 ứng dụng của OFDM



Đồ án tốt nghiệp

Audio in



Mã hóa

âm thanh



Ngẫu nhiên

hóa

(Scramble)



Điều chế

OFDM



Cao tần



Synch

Symbol



Mã hóa

vòng xoắn

(tốc độ 1/2)



Cài xen



ghép kênh



Cài xen



Ghép

kênh



Overhead



Audio

Signals

Data

Signals



Hình 5-2 Sơ đồ khối máy phát DAB

Bộ mã hóa âm thanh thực hiện lấy mẫu, lợng 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 đợc mã hóa

xuống tốc độ thấp hơn tùy thuộc vào chất lợng yêu cầu. Tín hiệu số đầu ra đợc

ngẫu nhiên hóa bằng cách cộng modul-2 với dãy giả ngẫu nhiên (pseudorandom sequence) để cân bằng lợng 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 đợc mã hóa vòng xoắn với tốc độ 1/2. Nh vậy dòng

bit ra khỏi bộ mã hóa vòng xoắn có tốc độ gấp đôi tốc độ đầu vào. Tiếp đó

dòng bít đợc xáo trộn (interleaving) trớc khi đa tới bộ ghép kênh.

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

là các dữ liệu đợc thêm vào các kênh audio. Tín hiệu sau bộ ghép kênh sẽ đợc

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. Nh vậy

mỗi khung có 77 symbol, mỗi symbol là 3072 bit (1536 sóng mang x 2 bit

trên mỗi sóng mang). Nh đã nói độ dài mỗi symbol là 1246 às do đó độ dài

của khung là 77 * 1,246 = 96 ms.



72



Phần 3 ứng dụng của OFDM



Đồ án tốt nghiệp

Synch

Synch

(null)



Overhead

Synch



1



2



Audio or Data



3

t



1

Frame



72



= 96 ms



Hình 5-3 Cấu trúc khung DAB

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

các ký hiệu đồng bộ đợc thêm vào trớc khi điều chế vào các sóng mang tại bộ

điều chế OFDM.

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

đồng bộ khung thô có thể đợc thực hiện đơn giản bằng cách tách sóng đờng

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 đợc dùng để mang các thông tin về kênh, các tham số sóng mang

dùng cho giải mã thông tin.

Nh vậy tốc độ bit thông tin đợc truyền qua 1 kênh DAB là:

R=



72 symbols 1536 subcarrier / symbol 2bit / subcarrier

= 2,304 Mbps

0,096 sec



Nh 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.



5.2



Truyền hình số DVB



5.2.1 Giới thiệu

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

niệm rộng bao gồm truyền hình, các ứng dụng đa phơng tiện di động

(Multimedia mobile application) và các dịch vụ cung cấp dữ liệu không dây.

DVB có thể kết hợp với các mạng không dây khác nh mạng cellular để cung

cấp một hệ thống truy nhập dữ liệu bất đối xứng không dây dùng để truy nhập

internet không dây.



73



Phần 3 ứng dụng của OFDM



Đồ án tốt nghiệp



Truyền hình số là bớc phát triển tiếp theo của truyền hình màu tơng tự.

Để truyền với chất lợng tơng đơng 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 đợc 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 u thế của mình và đã đợc nhiều nớc lựa chọn trong đó có cả ở

nớc ta. Do đó dới đây sẽ tập trung vào DVB-T nh 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

tơng tự yêu cầu hệ thống tuyệt đối không gây nhiễu với truyền hình tơng tự và các nhiễu băng hẹp khác, bởi vì truyền hình tơng tự rất

nhạy cảm với nhiễu. Trớc khi sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng

mang thì vấn đề này đợc giải quyết bằng cách giảm công suất phát và

sử dụng các kỹ thuật mã hóa để đạt đợc tốc độ lỗi bit yêu cầu.

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

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

giảm chất lợng 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 thông thờng. 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 đờng miễn là độ dài của khoảng bảo vệ GI đợc thiết kế một

74



Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.pdf) (103 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay
×