Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp chuyên ngành viễn thông kỹ thuật OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB_T
Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T. CHNG 4 : NG DNG OFDM TRONG TRUYNHèNH S MT T DVB-T4.1. Gii thiu chng.Truyn hỡnh s l mt phng phỏp hon ton mi,trờn th gii cỏc nh iu hnh cỏp,v tinh,trờn mt t u ang chuyn ng n mụi trng s,nú lm thay i cỏch sng ca hng trm triu gia ỡnh trờn th gii.Cỏc cụng ty cho rng s hi t gia mỏy tớnh cỏ nhõn,mỏy thu hỡnh v Internet ó bt u v iu ú s dn n s chuyn hoỏ cc i v mỏy tớnh.i vi ngi tiờu dựng,k nguyờn mi v s s nõng cao vic xem truyn hỡnh ngang vi cht lng chiu phim,õm thanh ngang vi cht lng CD cựng vi hng trm kờnh truyn hỡnh mi v nhiu dch v mi.Truyn hỡnh s cho thuờ bao xem c nhiu chng trỡnh truyn hỡnh vi cht lng cao nht.Truyn hỡnh s cú cht lng truyn d liu cao,cho phộp cung cp ni dung a phng tin phong phỳ v ngi xem truyn hỡnh cú th lt qua Internet bng mỏy thu hỡnh, nh cú k thut nộn,cú th phỏt súng nhiu chng trỡnh truyn hỡnh trờn mt kờnh súng .Cỏc t chc v tiờu chun quc t l cỏc c s nghiờn cu v xut cỏc tiờu chun truyn hỡnh s,vớ d mt vi t chc quc t nh : ETSI (the European Telecommunications Standards Institute) DVB (Digital Video Broadcasting) ATSC (the Advanced Television Systems Committee) DAVIC (the Digital Audio Visual Council) ECCA (the European Cable Communications Association) CableLabs W3C (W3 Consortium)42 Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T. FCC (the Federal Communications Commission)S ra i ca truyn hỡnh s cú cỏc u im vt tri so vi cỏc chun truyn dn v phỏt tớn hiu truyn hỡnh tng t nh : Kh nng chng nhiu cao Cú kh nng phỏt hin v sa li Cht lng truyn hỡnh trung thc do ti phớa thu tớn hiu truyn hỡnh s cú kh nng phỏt hin v t sa li nờn tớn hiu c khụi phc hon ton ging nh phỏt. Tit kim ph tn s v kinh phớ u t bng cỏch s dng cụng ngh nộn MPEG-2 v phng thc iu ch tớn hiu s cú mc iu ch cao nh: QBSK, QAM, 16QAM,nh ú di tn 8Mhz cú th ti c 4-8 kờnh chng trỡnh truyn hỡnh s cht lng cao. Kh nng thc hin truyn hỡnh tng tỏc,truyn s liu v cú kh nng truy cp Internet.Vỡ nhng u im vt tri ca truyn hỡnh s so vi truyn hỡnh tng t nờn trong chng ny em s trỡnh by v truyn hỡnh s theo tiờu chun DVB_T s dng k thut iu ch a súng mang trc giao OFDM.4.2. Tng quan v DVB_T.Vic phỏt trin cỏc tiờu chun DVB ó khi u vo nm 1993 v tiờu chun DVB_T ó c tiờu chun hoỏ vo nm 1997 do Vin tiờu chun truyn thụng chõu u (ESTI: European Telecommunication Standards Institute).Hin nay tiờu chun ny ó c cỏc nc chõu õu v nhiu nc khỏc trờn th gii tha nhn.Nm 2001 i truyn hỡnh Vit Nam ó quyt nh chn nú lm tiờu chun phỏt súng cho truyn hỡnh mt t trong nhng nm ti.DVB l s truyn da trờn tiờu chun MPEG-2,l mt phng phỏp phõn phi t mt im ti nhiu im video v audio s cht lng cao cú nộn.Nú l s thay th cú tng cng tiờu chun truyn hỡnh 43 Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T. qung bỏ tng t vỡ DVB cung cp phng thc truyn dn linh hot phi hp video,audio v cỏc dch v d liu.Trong truyn hỡnh s mt t khụng th s dng phng phỏp iu ch n súng mang c vỡ multipath s lm nh hng nghiờm trng n ch tiờu k thut ca truyn súng mang n tc cao vỡ lý do ny OFDM ó c s dng cho tiờu chun truyn hỡnh mt t DVB_T. DVB_T cho phộp hai mode truyn ph thuc vo s súng mang c s dng.Bng 4.1.Mụ t cỏc thụng s cỏc mode lm vic trong DVB_T Tham s Mode 2K Mode 8KS lng súng mang con rng symbol cú ớch(TU)Khong cỏch súng mang (1/TU)Bng thụngKhong bo v Phng thc iu ch 1705 sà224 4464hz 7.61Mhz T/4, T/8, T/12 QPSK,16-64QAM 6817 sà896 1116Hz 7.61Mhz T/4, T/8 QPSK,16-64QAMKiu 2K phự hp cho hot ng b truyn n l v cho cỏc mng SFN loi nh cú khong cỏch b truyn gii hn; nú s dng 1705 súng mang con. Kiu 8K cú th c s dng cho hot ng b truyn n l cng nh cho cỏc mng SFN loi nh v ln; nú s dng 6817 súng mang con gim nh nh hng khụng bng phng ca kờnh thỡ dựng nhiu súng mang cng tt.Tuy nhiờn khi s súng mang nhiu,mch s phc tp hn,trong giai on u khi cụng ngh ch to chip cha hon thin cỏc chip iu ch cũn t ngi ta thng dựng mode 2k vỡ cụng ngh ch to chip n gión v r hn.V cu trỳc mỏy phỏt s DVB-T v mỏy phỏt hỡnh tng t l ging nhau nhng im khỏc bit l phn iu ch. Hỡnh 4.1 biu din s khi b iu ch DVB-T[6].44 B mó hoỏ Video B mó hoỏ s liu B mó hoỏ Audio 1n Proramme MUX Transport MUXMPEG-2 Phõn tỏn nng lng Mó Ghộp xenngoi Mó Ghộp xentrong nh v IFFT Chốn bo v LcFIRIF RF i BPFHỡnh 4.1: S khi b iu ch s DVB-TThớch ng khungTớn hiu t v tinhMỏy thu v tinh sMỏy thu v tinh sB mó hoỏ MPEG-2B mó hoỏ MPEG-2AVAV Bụ trn nhiu ng B iu ch s B bin tn lờnVHF UHFHỡnh 4.2.S khi phn bin i s sang tng tChơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T. Tt c cỏc i phỏt ca mng phỏt x DVB_T thụng qua h thng nh v ton cu GPS ( Global Positioning System) c khoỏ mt tn s chớnh xỏc lm cho tt c cỏc mỏy phỏt s dng cựng mt tn s v c phỏt trong cựng mt thi gian. Nguyờn lý ca h thng ny nh trỡnh by hỡnh 4.2.45 Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T. 4.3. Tớnh trc giao ca cỏc súng mang OFDM trong DVB_T.Vic s dng mt s lng ln cỏc súng mang tng chng nh khụng cú trin vng lm trong thc t v khụng chc chn,vỡ cú rt nhiu b iu ch v gii iu ch v cỏc b lc i kốm theo,ng thi phi cn mt di thụng ln hn cha cỏc súng mang ny.Nhng cỏc vn trờn ó c gii quyt khi cỏc súng mang m bo iu kin c t u n cỏch nhau mt khong fU=1/TU,vi TU l khong symbol hu dng ,õy cng chớnh l iu kin trc giao ca cỏc súng mang trong h thng ghộp kờnh phõn chia tn s trc giao,hỡnh 4.3 biu din hỡnh nh ca ph tớn hiu ca 16 súng mang con trc giao nhau trong di thụng kờnh truyn dn v ph tớn hiu RF ca mỏy phỏt s DVB_T cú di thụng 8MHz[6].Cỏc thnh ph ca mỏy phỏt s DVB_T(gm hng nghn cỏc súng mang con) chim ht di thụng 8MHz.Hỡnh 4.3. Ph ca tớn hiu OFDM vi s súng mang N=16 v ph tớn hiu RF thc t.4.4. Bin i IFFT v iu ch tớn hiu trong DVB-T.Nh ó trỡnh by trong cỏc chng trc, bn cht ca quỏ trỡnh to tớn hiu OFDM l phõn tớch chui bit u vo thnh cỏc súng mang ó c iu ch theo mt kiu no ú trong min thi gian liờn tc. Tu thuc vo kiu iu ch mi t hp bit trong chui bit u vo c gỏn cho mt tn s súng mang, vỡ vy mi súng mang ch ti s lng bit c nh. Nh b nh v (Mapper) v iu ch M-QAM, súng mang sau khi iu ch QAM l mt s phc v c xp vo biu chũm sao theo quy lut mó Gray trờn 2 trc Re (thc) v Im(o). V trớ ca mi im tớn hiu (s phc) trờn biu chũm sao phn ỏnh thụng tin v biờn v pha ca cỏc súng 46 Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T. mang. Quỏ trỡnh bin i IFFT s bin i cỏc s phc biu din cỏc súng mang trong min tn s thnh cỏc s phc biu din cỏc súng mang trong min thi gian ri rc (Hỡnh 4.3 trờn cho ta thy ph ca symbol OFDM ). Trong thc t cỏc thnh phn Re v Im c biu din bng chui nh phõn c b iu ch IQ s dng iu ch súng mang cng c biu din bng mt chui nh phõn. Chui nh phõn sau iu ch IQ c bin i D/A nhn c tớn hiu trong bng tn c bn. Quỏ trỡnh x lý phớa thu ca DVB-T s thc hin bin i FFT to cỏc im iu ch phc ca tng súng mang ph trong symbol OFDM, sau khi gii nh v (Demapping) xỏc nh biu bit tng ng cỏc t hp bit c cng li khụi phc dũng d liu ó truyn. 4.5. La chn iu ch c s.Ti mi symbol, mi súng mang s c iu ch bi mt s phc ly t tp chũm sao. Tu thuc vo kiu iu ch c s c chn l QPSK, 16QAM hay 64QAM mi súng mang s vn chuyn c s bit d liu l 2, 4 hoc 6 bit. Tuy nhiờn vi cụng sut phỏt c nh, khi cú nhiu bit d liu trong mt symbol thỡ cỏc im trong chũm sao cng gn nhau hn v kh nng chng li s b gim. Do vy cn cú s cõn i gia tc v mc li[6].Vi mụ hỡnh iu ch khụng phõn cp lung s liu u vo c tỏch thnh cỏc nhúm cú s bit ph thuc vo kiu iu ch c s. Mi nhúm bit ny mang thụng tin v pha v biờn ca súng mang v tng ng vi mt im trờn biu chũm sao. Hỡnh 4.4 biu din cỏc chũm sao ca iu ch QPSK(4 QAM), 16-QAM v 64-QAM khụng phõn cp. Trong mụ hỡnh iu ch phõn cp, hai lung s liu c lp s c truyn trong cựng mt thi im. Lung d liu cú mc u tiờn cao(HP) c iu ch QPSK v lung cú mc u tiờn thp c iu ch 16-QAM hoc 64-QAM.47 Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T. Hỡnh 4.4. Biu din chũm sao ca iu ch QPSK, 16-QAM v 64-QAM000000100011 00011000 10101001 10111101 11111100 1110011101100101010064-4-66-4-64Hỡnh 4.5. Biu din chũm sao ca iu ch phõn cp 16-QAM vi = 4.4.6. S lng, v trớ v nhim v ca cỏc súng mang.Tớn hiu truyn i c t chc thnh cỏc khung (Frame). C 4 khung liờn tip to thnh mt siờu khung. Lý do vic to ra cỏc khung l phc v t chc mang thụng tin tham s bờn phỏt (bng cỏc súng mang bỏo hiu tham s bờn phỏt-Transmission Parameter Signalling - TPS carriers). Lý do ca vic hỡnh thnh cỏc siờu khung l chốn va mt s nguyờn ln gúi mó sa sai Reed-Solomon 204 byte trong dũng truyn ti MPEG-2 cho dự ta chn bt k cu hỡnh tham s phỏt, iu ny trỏnh vic phi chốn thờm cỏc gúi m khụng cn thit. Mi khung cha 68 symbol OFDM trong min thi gian (c ỏnh du t 0 n 67). Mi symbol ny 48 Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T. cha hng ngn súng mang (6817 súng mang vi ch 8K, v 1705 súng mang vi ch 2K) nm dy c trong di thụng 8 MHz (Vit Nam chn di thụng 8MHz, cú nc chn 7MHz). Hỡnh 4.6 biu din phõn b súng mang ca DVB-T theo thi gian v tn s[6]. Hỡnh 4.6. Phõn b súng mang ca DVB-T (cha chốn khong bo v)Nh vy trong mt symbol OFDM s cha:- Cỏc súng mang d liu (video, audio, .) c iu ch M-QAM. S lng cỏc súng mang d liu ny ch cú 6048 vi 8K, v 1512 vi 2K.- Cỏc pilot (súng mang) liờn tc: bao gm 177 pilot vi 8K, v 45 pilot vi 2K. Cỏc pilot ny cú v trớ c nh trong di tn 8MHz v c nh trong biu chũm sao u thu sa li tn s, t ng iu chnh tn s (AFC) sa li pha.- Cỏc pilot (súng mang) ri rc (phõn tỏn): bao gm 524 pilot vi 8K, v 131 pilot vi 2K cú v trớ c nh trong biu chũm sao. Chỳng khụng cú v trớ c nh trong min tn s, nhng c tri u trong di thụng 8MHz. Bờn mỏy thu khi nhn c cỏc thụng tin t cỏc pilot ny s t ng iu chnh t c "ỏp ng kờnh" tt nht v thc hin vic hiu chnh (nu cn).- Khỏc vi súng mang cỏc chng trỡnh, cỏc pilot khụng iu ch QAM, m ch iu ch BPSK vi mc cụng sut ln hn 2,5 dB so vi cỏc súng mang khỏc. Hỡnh 49 Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T. 4.7 biu din phõn b súng mang pilot ri rc v liờn tc vi mỳc cụng sut ln hn cỏc súng mang d liu 2,5 dB. Hỡnh 4.7.Phõn b cỏc pilot ca DVB-T - Cỏc súng mang thụng s phỏt TPS (Transmission Parameter Signalling) cha nhúm thụng s phỏt c iu ch BPSK vỡ th trờn biu chũm sao, chỳng nm trờn trc thc. Súng mang TPS bao gm 68 súng mang trong ch 8K v 17 súng mang trong ch 2K. Cỏc súng mang TPS ny khụng nhng cú v trớ c nh trờn biu chũm sao, m cũn hon ton c nh cỏc v trớ xỏc nh trong di tn 8MHz. Hỡnh 7 biu din v trớ cỏc pilot v súng mang TPS c iu ch BPSK Hỡnh 4.8. Phõn b cỏc pilot ca DVB-T trờn biu chũm sao50 Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T. 4.7. Chốn khong thi gian bo v.Trong thc t khi khong t hp thu c tri di theo 2 symbol thỡ khụng ch cú nhiu gia cỏc symbol (ISI) m cũn c nhiu tng h gia cỏc súng mang (ICI). trỏnh iu ny ngi ta chốn thờm khong bo v (Guard Interval duration) Tg trc mi symbol m bo cỏc thụng tin l n t cựng mt symbol v xut hin c nh. Hỡnh 4.9. Phõn b súng mang khi chốn thờm khong thi gian bo vMi khong symbol c kộo di thờm vỡ th nú s vt quỏ khong t hp ca mỏy thu Tu. Nh vy on thờm vo ti phn u ca symbol to nờn khong bo v s ging vi on cú cựng di ti cui symbol. Min l tr khụng vt quỏ on bo v, tt c thnh phn tớn hiu trong khong t hp s n t cựng mt symbol v tiờu chun trc giao c tho món. ICI v ISI ch xy ra khi tr vt quỏ khong bo v. di khong bo v c la chn sao cho phự hp vi mc thu a ng(multi path) ca mỏy thu. Vic chốn khong thi gian bo v c thc hin ti phớa phỏt. Khong thi gian bo v Tg cú cỏc giỏ tr khỏc nhau theo quy nh ca DVB-T [1]: 1/4Tu, 1/8Tu, 1/16Tu v 1/32Tu.51 [...]... liu 52 Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T 4.9 Kt lun H thng DVB-T s dng k thut OFDM, thụng tin cn phỏt c phõn chia vo mt lng ln cỏc súng mang Cỏc súng mang ny chng lờn nhau trong min thi gian v tn s v c mó hoỏ riờng bit, do ú giao thoa ch nh hng n vi súng mang v ti thiu hoỏ õm thanh ca nhiu Nh ó xột cỏc chng trc , ta thy vic ng dng OFDM cú hiu qu rt ln trong truyn hỡnh...Chơng 4: ứng dụng kĩ thuật OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T Khi chờnh lch thi gian ca cỏc tia súng n u thu khụng vt quỏ khong thi gian bo v Tg, thỡ mỏy thu hon ton khc phc tt hin tng phn x (xem hỡnh 4.10) Thc cht, khong thi gian... thanh ca nhiu Nh ó xột cỏc chng trc , ta thy vic ng dng OFDM cú hiu qu rt ln trong truyn hỡnh s mt t (DVB-T), nh kh nng chng li nhiu ISI,ICI gõy ra do hiu ng a ng Trong chng tip trỡnh by chng trỡnh mụ phng truyn dn tớn hiu trong h thng OFDM khi cú nhiu trng cng (AWGN) 53 ... ny to tin cho vic thit lp mng n tn DVB-T Cỏc mỏy phỏt thuc mng n tn u phỏt cựng mt kờnh súng, rt thun li cho quy hoch v tit kim ti nguyờn tn s Sofdm(t) Tg TFFT Tớn hiu t Phn x 1 t Phn x 2 t Nhiu ng t Tớn hiu thu Sau khi sa biờn t TS Hỡnh 4.10 Cỏc tia súng n trong thi khong bo v 4.8 Tng vn tc dũng d liu ca mỏy phỏt s DVB-T Thụng thng, thụng tin trờn mt kờnh cao tn 8MHz ca mỏy phỏt DVB-T ph thuc vo tng . Chơng 4: ứng dụng kĩ thu t OFDM trong truyền hình số m t đ t DVB_ T. CHNG 4 : NG DNG OFDM TRONG TRUYNHèNH S MT T DVB- T4 .1. Gii thiu chng.Truyn hỡnh s l mt phng. hiu Sofdm (t) Chơng 4: ứng dụng kĩ thu t OFDM trong truyền hình số m t đ t DVB_ T. 4. 9. Kt lun.H thng DVB- T s dng k thut OFDM, thụng tin cn ph t c phõn
