Báo cáo " Mã sửa lỗi trong hệ thống truyền hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2 (DVB-S2) "
lượt xem 36
download
Trong lĩnh vực truyền hình số, truyền hình số qua vệ tinh (DVB-S) thành công hơn cả. Ngay từ những năm cuối của thế kỷ XX, DVB-S đã được ứng dụng rộng rãi và ngày nay đã phủ sóng khắp hành tinh. Thay vì chỉ truyền được 2 chương trình truyền hình tương tự, một bộ phát đáp ngày nay có thể truyền được hơn 10 chương trình truyền hình số chất lượng cao. Truyền hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2 (DVB-S2) thậm chí còn có thể truyền tới 20 chương trình. ...
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Báo cáo " Mã sửa lỗi trong hệ thống truyền hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2 (DVB-S2) "
- Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26 (2010) 268-275 Mã sửa lỗi trong hệ thống truyền hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2 (DVB-S2) Ngô Thái Trị* Đài Truyền hình Việt Nam, 43 Nguyễn Chí Thanh, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 20 tháng 4 năm 2010 Tóm tắt. Trong lĩnh vực truyền hình số, truyền hình số qua vệ tinh (DVB-S) thành công hơn cả. Ngay từ những năm cuối củ a thế kỷ XX, DVB-S đã được ứng dụng r ộng rãi và ngày nay đã phủ sóng khắp hành tinh. Thay vì chỉ truyền được 2 chương trình truyền hình tương tự, một bộ phát đáp ngày nay có thể truyền được hơn 10 chương trình truyền hình số chất lượng cao. Truyền hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2 (DVB-S2) thậm chí còn có thể truyền tới 20 chương trình. Bài báo giới thiệu một trong những giải pháp kỹ thuật sử dụng trong DVB-S2, đó là mã sửa lỗi và một số kết quả mô phỏng bằng Matlab thực hiện bởi tác giả nhằm minh chứng lợi ích của mã LDPC so với mã CC sử dụng trong DVB-S. 1. Giới thiệu∗ thế hệ thứ 2 (DVB-S2), mã phòng vệ lỗi (FEC coding) bao gồm mã ngoài (BCH) và mã trong Bài báo trình bày một trong những giải pháp (LDPC).[1] kỹ thuật sử dụng trong DVB-S2 là mã sửa lỗi và Dòng dữ liệu đầu vào là BBFRAME và một số kết quá mô phỏng được tác giả thực hiện dòng dữ liệu đầu ra là FECFRAME. Mỗi bằng chương trình Matlab nhằm chứng minh BBFRAME (Kbch bits) được xử lý bởi bộ mã tính ưu việt của loại mã này so với mã CC và RS hoá FEC đ ể tạo ra một FECFRAME (nldpc bits). sử dụng trong DVB-S. Bit chẵn lẻ (BCHFEC) của mã ngoài BCH được gắn vào sau BBFRAME, và bit chẵn l ẻ (LDPCFEC) của mã trong LDPC được gắn vào 2. Dạng thức dữ liệu trong DVB-S2 sau trường BCHFEC như được trình bày trong hình 1 dưới đây. Trong hệ t hống truyền hình số q ua v ệ tinh _______ ∗ ĐT: 84-4-38318119. E-mail: ntt@vtv.gov.vn 268
- N.T. Trị / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26 (2010) 268-275 269 Nbch = kldpc Kbch Nbch-Kbch nldpc-kldpc BBFRAME BCHFEC LDPCFEC (nldpc bits) Hình 1. Dạng thức dữ liệu. (nldpc = 64800 bits với FECFRAME bình thường, nldpc = 16200 bits với FECFRAME ngắn) Bảng 1 bao gồm các thông số của mã FEC đối với FECFRAME bình thường (nldpc = 64800 bits), và bảng 2 đối với FECFRAME ngắn (nldpc = 16200 bits ). Bảng 1. Thông số FEC đối với FECFRAME bình thường (nldpc = 64800 bits)[2] Block BCH chưa mã hoá Block BCH đã mã hoá BCH sửa t-l ỗi Block LDPC đã mã hoá MÃ LDPC Kbch kldpc nldpc 1/4 16008 16200 12 64800 1/3 21408 21600 12 64800 2/5 25728 25920 12 64800 1/2 32208 32400 12 64800 3/5 38688 38880 12 64800 2/3 43040 43200 10 64800 3/4 48408 48600 12 64800 4/5 51648 52840 12 64800 5/6 53840 54000 10 64800 8/9 57472 57600 8 64800 9/10 58192 58320 8 64800 Bảng 2. Thông số FEC đối với FECFRAME ngắn (nldpc = 16200 bits )[2] BCH sửa t-lỗi Tỷ lệ LDPC hiệu dụng MÃ Block BCH Block BCH Block LDPC chưa mã hoá đã mã hoá đã mã hoá LDPC kldpc/16200 Kbch Nbch 1/4 3072 3240 12 1/5 16200 1/3 5232 5400 12 1/3 16200 2/5 6312 64800 12 2/5 16200 1/2 7032 7200 12 4/9 16200 3/5 9552 9720 12 3/5 16200 2/3 10632 10800 12 2/3 16200 3/4 11712 11880 12 11/15 16200 4/5 12432 12600 12 7/9 16200 5/6 13152 13320 12 37/45 16200 8/9 14232 14400 12 8/9 16200 9/10 NA NA NA NA NA
- N.T. Trị / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26 (2010) 268-275 270 đối với nldpc = 64800 được trình bày trong bảng 3. Mã ngoài (BCH) 1 và nldpc = 16200 được trình bày trong bảng 2. Mã sửa t-lỗi BCH (Nbch, Kbch) được ứng Đa thức sinh của mã BCH sửa t-lỗi được dụng cho mỗi BBFRAME (Kbch) để tạo ra các tạo ra bởi phép nhân với các đa thức t đầu tiên gói có khả năng kháng lỗi. Các thông s ố B CH trên bảng 3 đối với nldpc = 64800 và trên bảng 4 đối với nldpc = 16200 Bảng 3. Đa thức BCH (đối với FECFRAME bình thường nldpc = 64800) 1 + x2 + x3 + x5 + x16 g1(x) 1 + x + x4 + x5 + x6 + x8 + x16 g2(x) 1 + x2 + x3 + x4 + x5 + x7 + x8 + x9 + x10 + x11 + x16 g3(x) 1 + x2 + x4 + x6 + x9 + x11 + x12 + x14 + x16 g4(x) 1 + x + x2 + x3 + x5 + x8 + x9 + x10 + x11 + x12 +x16 g5(x) 1 + x2 + x4 + x5 + x7 + x8 + x9 + x10 + x12 + x13 + x14 + x16 g6(x) 1 + x2 + x5 + x6 + x8 + x9 + x10 + x11 + x13 + x15 + x16 g7(x) 1 + x + x2 + x5 + x6 + x8 + x9 + x12 + x13 + x14 + x16 g8(x) 1 + x5 + x7 + x9 + x10 + x11 + x16 g9(x) 1 + x + x2 + x5 + x7 + x8 + x10 + x12 + x13 + x14 + x16 g10(x) 1 + x2 + x3 + x5 + x9 + x11 + x12 + x13 + x16 g11(x) 1 + x + x5 + x6 + x7 + x9 + x11 + x12 + x16 g12(x) Bảng 4. Đa thức BCH (đối với FECFRAME ngắn d(x) = dn bch -k bch -1xn bch -k bch -1 + d1x + d0 nldpc = 16200) Gọi c(x) là từ mã c(x) = xn bch -k bch m(x) + d(x) g1(x) 1 + x + x3 + x5 + x14 g2(x) 1 + x6 + x8 + x11 + x14 g3(x) 1 + x + x2 + x6 + x9 + x10 + x14 g4(x) 1 + x4 + x7 + x8 + x10 + x12 + x14 g5(x) 1 + x2 + x4 + x6 + x8 + x9 + x11 + x13 +x14 4. Mã trong (LDPC) g6(x) 1 + x3 + x7 + x8 + x9 + x13 + x14 g7(x) 1 + x2 + x5 + x6 + x7 + x10 + x11 + x13 + x14 LDPC mã một cách hệ thống khối bit thông g8(x) 1 + x5 + x8 + x9 + x10 + x11 + x14 g9(x) 1 + x + x2 + x3 + x9 + x10 + x14 tin với kích thước kldpc, i = (i0, i1, …ik ldpc -1) g10(x) 1 + x3 + x6 + x9 + x11 + x12 + x14 thành từ mã với kích thước nldpc, c = (i0, i1, g11(x) 1 + x4 + x11 + x12 + x14 g12(x) 1 + x + x2 + x3 + x5 + x6 + x7 + x8 + x10 + x13 + x14 …ik ldpc -1, p0, p1, …pn ldpc -k ldpc -1) việc truyền các từ mã được b ắt đầu theo thứ t ự từ i0 đến hết với Quá trình BCH mã các bits thông tin m = (mk bch -1, mk bch -2 , …m1, m0) thành từ mã pn ldpc -k ldpc -1 Thông số mã LDPC ( nldpc, kldpc) được trình c = (mk bch -1, mk bch -2 , …m1, m0, dn bch -k bch -1, bày tại bảng 1 và bảng 2. [3, 4]. dn bch -k bch -2, d1, d0) được thực hiện như sau: Nhân đa thức thông tin 4.1. Mã trong với FEC FRAME bình thường m(x) = mk bch -1xk bch -1 + mk bch -2 xk bch -2 + Nhiệm vụ của bộ mã hoá là xác định nldpc - …+ m1x + m0by xn bch -k bch kldpc bit chẵn lẻ ( p0 , p1, …pn ldpc -k ldpc -1) đối với Chia xn bch -k bch m(x) cho đa thức sinh g(x). mỗi block kldpc bit thông tin (i0, i1, …ik ldpc -1) Đặt d(x) là số dư:
- N.T. Trị / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26 (2010) 268-275 271 Bảng 5. Giá trị của q đối với khung (FRAME) Quy trình được thực hiện như sau: bình thường Khởi đầu p0 = p1, …pn ldpc -k ldpc -1 = 0 Tỷ lệ mã q Cộng các bit thông tin đầu tiên i0 vào các bit 1/4 135 chẵn lẻ có địa chỉ được xác định 2/3 120 Ví dụ: 2/5 108 1/2 90 p0 = p0 ⊕ i0 3/5 72 2/3 60 p2767 = p2767 ⊕ i0 3/4 45 p10491 = p10491 ⊕ i0 4/5 36 5/6 30 p240 = p240 ⊕ i0 8/9 20 9/10 18 p16043 = p16043 ⊕ i0 p18673 = p18673 ⊕ i0 4.2. Mã trong với FEC FRAME ngắn p506 = p506 ⊕ i0 Giá trị của q đ ối với khung (FRAME) ngắn p9279 = p9279 ⊕ i0 được trình bày trong bảng 6 [4] p12826 = p12826 ⊕ i0 Bảng 6. Giá trị của q đối với khung (FRAME) ngắn p10579 = p10579 ⊕ i0 Tỷ lệ mã q p8065 = p8065 ⊕ i0 1/4 36 p20928 = p20928 ⊕ i0 2/3 30 2/5 27 p8226 = p8226 ⊕ i0 1/2 25 3/5 18 2/3 15 Với 359 bit thông tin tiếp theo i m, m=1, 2, 3/4 12 …, 359 cộng im vào các địa chỉ của bit chẵn lẻ 4/5 10 5/6 8 gán cho 359 bit thông tin i m, m=361, 362, …, 8/9 5 719 được tính theo công thức: { x + (m mod 360) x q } mod ( nldpc - kldpc ) Trong đó: 5. Một số kết quả mô phỏng x là địa chỉ của bit chẵn lẻ ứng với bit thông Nhằm so sánh tính ưu vi ệt của mã sửa lỗi tin i360 LDPC và BCH sử dụng trong DVB-S2 so với Tiếp tục thực hiện phép tính sao cho bắt đầu mã CC và RS sử dụng trong DVB-S, tác giả đã từ i = 1 sử dụng phần mềm Matlab mô phỏng hai h ệ pi = pi ⊕ pi-1 thống nêu trên với các trường hợp cụ thể sau: i = 1, 2, …, nldpc - kldpc-1 1. Phương thức điều chế QPSK, tỷ lệ mã 1/2 Giá trị cuối cùng của pi, i = 0, 1, …, nldpc - 2. Phương thức điều chế QPSK, tỷ lệ mã 2/3 kldpc-1 chính là bit chẵn lẻ pi 3. Phương thức điều chế QPSK, tỷ lệ mã 3/4
- N.T. Trị / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26 (2010) 268-275 272 Hình 2. Sơ đồ khối hệ thống DVB-S2. Hình 3. Điều chế QPSK, tỷ lệ mã 1/2.
- N.T. Trị / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26 (2010) 268-275 273 Hình 4. Điều chế QPSK, tỷ lệ mã 2/3 Hình 4. Điều chế QPSK, tỷ lệ mã 2/3. Hình 5. Điều chế QPSK, tỷ lệ mã 3/4.
- N.T. Trị / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26 (2010) 268-275 274 Kết quả mô phỏng cho thấ y độ chênh lệch BB FRAME: BaseBand Frame về đ ộ lợi (gain) giữa hai hệ thống trong trường BCH: Bose-Chaudhuri-Hocquenghem hợp thấp nhất là 7dB (Điều chế QPSK, tỷ lệ mã BCH-FEC: BCH Forward Error Correction 3/4) và cao nhất là 11.5 dB (Điều chế QPSK, tỷ CC: Convolution Code lệ mã 1/2). DVB: Digital Video Broadcasting project DVB-S: DVB System for Satellite Broadcasting Kết luận DVB-S2: DVB-S2 System FEC: Forward Error Correction Hệ thống truyền hình số q ua vệ tinh thế hệ đầu (DVB-S) sử dụng mã sửa sai convolution HDTV: High Definition Television code với 5 khả năng lựa chọn t ỷ lệ mã và hầu LDPC: Low Density Parity Check (codes) hết các nước đ ều sử dụng t ỷ lệ mã 3/4. Trong LDPC FEC: LDPC Forward Error Correction khi đó DVB-S2 sử dụng LDPC code với 11 khả RS: Reed Solomon code năng lựa chọn t ỷ lệ mã khác nhau cho các Kbch: Số lượng bit trong block BCH ch ưa mã hoá khung dữ liệu bình thường và 10 khả năng lựa Kldpc: Số lượng bit trong block LDPC chưa mã hóa chọn t ỷ lệ mã cho các khung dữ liệu ngắn. Với mã ngoài BCH code và mã trong LDPC, truyền Nbch: Số lượng bit trong block BCH đã mã hoá hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2 (DVB-S2) đã đạt được dung lượng truyền dữ liệu lớn hơn nhiều so với DVB-S và đ ộ tin cậy cao hơn. Tài liệu tham khảo Cùng với vi ệc ứng dụng các công nghệ mới khác, DVB-S2 đã đáp ứng đ ược việc truyền số [1] ETSI EN 301 210: "Digital Video Broadcasting, Framing structrure, channel coding and lượng chương trình ngày càng tăng kể cả đối modulation for Digital Satellite News Gathering với truyền hình độ phân giải tiêu chuẩn (DSNG) and other contribution applications by satellite". SDTV(Standard Definition Television) và truyền hình độ p hân giải cao HDTV (High [2] ETSI EN 301 192: "Digital Video Broadcasting, DVB specification for data broadcasting". Definition Television). [3] R. Gallager, "Low density parity check codes," IRE Trans.Inf. Theory, vol.IT-8, pp.21-28, Ký hiệu và chữ viết tắt: Jan.1962 16APSK: 16-ary Amplitude and Phase Shift Keying [4] M. Eroz, F.-W. Sun and L.-N. Lee, "DVB-S2 Low density parity check codes with near 32APSK: 32-ary Amplitude and Phase Shift Keying Shannon limit performance, " International 8PSK: 8-ary Phase Shift Keying Journal on Satellite Communication Networks, vol 22, no.3, May-June 2004. BB: BaseBand
- N.T. Trị / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26 (2010) 268-275 275 Forward error correction code in second generation of digital satellite television (DVB-S2) Ngo Thai Tri Vietnam Television, 43 Nguyen Chi Thanh, Hanoi, Vietnam In the Digital Television field, Digital Video Broadcasting Satellite - DVB - S is the most successful one. Since the last few years of the XX century, DVB-S has been already widely applied and now covers the whole planet. Instead of transporting only two analog televission programs, one transponder nowaday can convey more than 10 high quality digital television programs. Second generation satellite television (DVB-S2) can even transports approximatelly 20 digital programs. This article presents one of the technical methods used in DVB-S2, that in the error correction code and some simulation results carried out by the author using matlab software with the purpose of proving the advantages of LDPC code in comparition with CC used in DVB-S.
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Báo cáo thực tập: Lắp ráp và cài đặt máy tính
49 p | 1201 | 436
-
Đề tài: Công Ty Cổ Phần Sữa Việt Nam – Nhà Máy Nước Giải Khát
53 p | 298 | 128
-
Luận văn: Phân tích chất lượng vi sinh tại công ty cổ phần sữa Việt Nam - Nhà máy nước giải khát
54 p | 315 | 122
-
Thiết kế xây dựng nhà máy sữa 20 triệu sản phẩm/ năm
48 p | 167 | 59
-
Đề tài: Xử lý số liệu truyền
28 p | 195 | 47
-
LUẬN VĂN:KIỂM CHỨNG ĐẶT TẢ UML CHO TÁC TỬ PHẦN MỀM
93 p | 115 | 37
-
Báo cáo thí nghiệm Thông tin số và truyền số liệu
8 p | 300 | 18
-
Báo cáo "Quyền sửa bản án sơ thẩm theo hướng không có lợi cho bị cáo về phần hình sự của toà án cấp phúc thẩm"
6 p | 125 | 14
-
Báo cáo khoa học: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC KỊCH BẢN CHÍNH SÁCH CHO NGÀNH CHĂN NUÔI BÒ SỮA VIỆT NAM TRONG BỐI CẢNH HỘI NHẬP QUỐC TẾ
12 p | 98 | 14
-
Báo cáo "Bồi thường thiệt hại do vượt quá giới hạn mà pháp luật cho phép "
5 p | 74 | 12
-
Báo cáo " Nghiên cứu kỹ thuật giấu tin trong audio hỗ trợ xác thực "
6 p | 135 | 11
-
Báo cáo "Giới thiệu tư liệu về Bác Hồ với các phóng viên nước ngoài trong năm đầu của cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp (1947) "
6 p | 146 | 8
-
Báo cáo " Kiến nghị sửa đổi một số thuật ngữ pháp lí trong chương XXXII Bộ luật tố tụng hình sự năm 2003 "
4 p | 61 | 4
-
BÁO CÁO " Các Oligosaccharide từ Sữa Người: Cấu trúc Hóa học, Vai Trò và Sinh Tổng hợp Chúng Bằng Enzyme "
14 p | 77 | 4
-
Báo cáo " LỐI SỐNG THỰC DÂN MỚI CỦA MỸ Ở MIỀN NAM TRƯỚC 1975 "
9 p | 58 | 3
Chịu trách nhiệm nội dung:
Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA
LIÊN HỆ
Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM
Hotline: 093 303 0098
Email: support@tailieu.vn