TRUYỀN HÌNH SỐ VÀ MULTIMEDIA (Digital Compressed Television and Multimedia) - Phần 4

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

238
lượt xem 96
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

ĐIỀU CHẾ/ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ: Các phương pháp điều chế số cơ bản: ASK (Amplitude Shift Keying)/OOK (On-OffKeying) FSK (Frequency Shift Keying) PSK (Phase Shift Keying) 4.1. DVB-C (QAM) Kênh cáp: tuyến tính hơn kênh vệ tinh, tỉ lệ S/N cao nhưng băng tần hạn chế (78 MHz/ kênh), bị ảnh hưởng nhiễu, echo và sự lặp lại của tín hiệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: TRUYỀN HÌNH SỐ VÀ MULTIMEDIA (Digital Compressed Television and Multimedia) - Phần 4

IV. ĐIỀU CHẾ/ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ: IV. Các phương pháp điều chế số cơ bản:  ASK (Amplitude Shift Keying)/OOK (On-Off- Keying)  FSK (Frequency Shift Keying)  PSK (Phase Shift Keying) 4.1. DVB-C (QAM) 4.1. DVB  Kênh cáp: tuyến tính hơn kênh vệ tinh, tỉ lệ S/N /N cao nhưng băng tần hạn chế (78 MHz/ kênh), cao MHz/ bị ảnh hưởng nhiễu, echo và sự lặp lại của tín hiệu. hi
 Điều chế mức cao 16 – 32 – 64 QAM (với việc cao 32 không dùng mã xoắn Viterbi, tốc độ bit hiệu dụng không ng ~ 38Mb/s (64QAM) 38Mb/s QAM QAM  Phân bố năng lượng  R-S (mã ngoài; sửa sai 1) 16.32.64 16.32.64 Hình 4.1. Tiêu chuẩn DVB-C 4.2. DVB-S (QPSK): 4.2. DVB + Phi tuyến, băng rộng (36Mhz/ kênh), công suất hạn n, băng chế. ch + QPSK (Q-Quatery/ Quadrarure), đơn sóng mang: QPSK ng Dữ liệu (video/ audio) dưới dạng gói có độ dài cố o) dư định trong dòng truyền tải MPEG-2
Các lớp bảo vệ để truyền dữ liệu đi ít có sai lầm. đi m. Các bước xử lý tiếp theo: 1. Tạo dòng dữ liệu thành cấu trúc thông dụng với việc cài thêm các bytes đồng bộ vi 2. Ngẫu nhiên hoá dòng dữ liệu. 3. Cộng mã sửa sai 1: Reed-Solomon vào từng gói ng mã dữ liệu (gọi là mã hoá ngoài, giống nhau cho tất cả các hệ thống) (chèn dữ liệu cho từng gói dữ liệu) 4. Chèn mã xoắn Viterbi (mã sửa sai thứ 2) (gọi là mã hoá trong) 5. Điều chế QPSK (pha vuông góc) Đi
Phổ tín hiệu SQPSK(f)=4Eb[sinTbf /(Tbf]2 Ph Eb – năng lượng truyền 1 bit tín hiệu số Tb – Thời gian bit; Tb =1/fb + Bộ phát đáp 36MHz: truyền 1 dòng dữ liệu có ích ch 39Mb/s với mã sửa sai Viterbi tỉ lệ ¾ (thu di động) 39Mb/s Q  Phân bố  Chèn mã mã P năng lượng Viterbi (sửa Viterbi  R-S (sửa sai 1; sai S sai 2 )mã trong sai mã ngoài ) mã K Hình 4.2. Tiêu chuẩn DVB-S
4.3. DVB-T (OFDM) DVB  Dùng VHF (UHF)  COFDM (Code Orthogonal Frequency Division COFDM Multiplexing): Multiplexing):  Phân bố  Chèn mãmã OFDM năng lượng Viterbi (sửa Viterbi  R-S (sửa sai sai sai 2 ) 2K/ 8K 1 mã ngoài; ) mã trong mã mã i; Hình 4.3. Tiêu chuẩn DVB-T + Có thể chia dòng truyền bit thành hàng ngàn sóng ng mang phụ tốc độ thấp trong FDM (ghép kênh mang kênh theo tần số) theo
+ 2 Mode: 2K (1705 carriers), trong dải thông 7,61 Mode: thông Mhz và thời gian symbol hiệu dụng Tu=224s); Mhz s); 8K (6817 carriers, trong dải thông 7,61 MHz và 8K Tu=86s). s). + Mỗi sóng mang được điều chế theo sơ đồ X-QAM QAM (4,16, 32-QAM) 32 + Điều chế COFDM (fading lựa chọn tần số) khi Đi khi mỗi sóng mang được điều chế ở tốc độ bit trung bit bình (tốc độ symbol ~ 1 kbaud hoặc 4 kbaud ứng kbaud ng với mode 2K hoặc 8K) và khoảng thời gian rất dài so với thời gian đáp ứng thay đổi kênh. Đo đó mỗi sóng mang phụ chiếm 1 dải tần hẹp, trong đó p, trong đáp ứng tần số kênh là phẳng cục bộ
COFDM: Sửa lỗi trong hệ thống truyền hình số (mặt đất và vệ tinh) Dữ liệuMáy phát Máy thu Dữ liệu FEC FEC Mã hóa trong Phân tán Mã hóa Chèn năng lượng ngoài (R-S) ngoài (chập) Viterbi FEC ( Forward error correction, F- sửa lỗi dữ liệu trước khi lỗi xuất hiện) Hình 4.4
1. Phân tán năng lượng: Phân Loại bỏ chuỗi chạy dài long run (0,1) trong tín hiệu như các bytes chèn vào gói 0; Tức tạo chuỗi hi giả ngẫu nhiên từ dòng bit đến (còn gọi là xáo trộn gi dữ liệu) bằng đa thức 1+ X14 + X15 (bit thứ 14 và 15 đi vào cổng exclusive OR, sau đó đi ngược đến đi sau ng đầu vào). Đầu ra là chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên nhiên PRBS (Pseudo random binary sequency). Nó được PRBS dùng cho máy thu nhằm khôi phục lại dữ liệu gốc. c. Chú ý có một số dữ liệu không được xáo trộn Ch (byte đồng bộ dòng truyền, các byte đồng bộ gói (byte truyền con) truy
2. Mã hóa ngoài (R-S): Mã Là mã mức khối (block level code): cộng 16 bytes ng phụ vào các gói 188 bytes của dòng truyền để tạo ra ph ra gói 204 bytes (=16+188). Thuật toán sửa lỗi này đặc trưng bằng 3 thông số: trưng n = 204 – độ dài gói truyền cuối 204 k = 188 – độ dài gói truyền gốc 188 t = 8 – số bytes có thể sửa Ta còn gọi mã R-S bằng R-S (204,188) của DVB- Ta T/S, với ATSC: R-S (207,187). Mã R-S là trườngng hợp đặc biệt của các mã BCH (Bose – Chandhuri – mã Chandhuri Hocgenghem)
3. Chèn ngoài (Forney interleaving) Ch Chèn ngoài nhằm trải các lỗi theo thời gian để mã mã hoá ngoài có hiệu quả hơn. Mã hoá ngoài có thể ho sửa đến 8 bytes trong 1 dòng truyền. 4. Mã hoá trong (mã hoá chập)- mã hoá Viterbi. 4. Mã Mã hoá trong tại mức bit (còn mã R-S tại mức khối), không phải lưu toàn bộ dữ liệu trong bộ kh nhớ, do đó hoạt động nhanh: n- số dòng dữ liệu n=2 hoặc 3; được biểu diễn với tỉ lệ ½ đư hoặc 2/3
4.3.1. OFDM OFDM  Kỹ thuật ghép kênh FDM tương tự (Frequency (Frequency Division Multiplexing): phân chia dữ liệu vào một Division số kênh, rồi các dữ liệu từ các kênh khác nhau này được điều chế tại nhiều tần số khác nhau: Tín đư hiệuchính s(t) được phân thành n symbols trên 1 đư hi nh chu kỳ T riêng. Các symbols rộng 2,4,6,… bit chu bit (song song); s(t)  tín hiệu (từng tín hiệu được điều chế trên tải tần riêng; Rồi được cộng với nhau đi nhau và biến đổi lên tần số phát sóng).
 FDM số (1960, R.W. Chang): FDM tương đương tương IDFT tại máy phát và DFT tại máy thu. R.W. Chang IDFT .W. đưa ra nguyên lý trực giao, cho phép dồn sát các tải đưa lại với nhau (tức là cưc đại hoá độ rộng băng tần) n) mà không bị can nhiễu giữa các kênh lân cận (ICI) (ICI) hoặc can nhiễu giữa các symbols (ISI). ho Phương trình dùng cho DVB-T:  j( 0 t   )   67 kmax  0  k  Cm,l,k m,l,k (t) A( t)  Re e   m l 0 k min (4.1)
Với k'  j2  ( t    l,Ts  68.m.Ts ); e Tn ; (l  68m)Ts  t  (l  68.m  1)Ts m,l,k ( t)    0, khaùc (4.2)  k- số tải (k=kmin-kmax); l- số symbol OFDM (l=0-67); K – số tải đã phát; Ts- thời gian symbol; Tu-nghịch đảo của không gian tải;  - thời gian của khoảng bảo vệ ; 0- tần số trung tâm của tín hiệu RF/rad
k’ – chỉ số tải tương đối so với tần số trung tâm trung k’=k-(kmax+kmin)/2 Cm,o,k- symbol phức cho tải k của symbol dữ liệu số 1 trong frame m. Cm,l,k- symbol phức cho tải k của symbol dữ liệu số (l+1) trong frame m. l= 0-67, k=kmin-kmax xác định số tải tích cực trong trong OFDM symbol. Phần thực được sử dụng (phát sóng) Ph + Trực giao: (cos giữa 2 vector bằng 0). Nếu các tín Tr hiệu được biểu diễn bằng các vector, thì tín hiệu này hi phải vuông góc với từng vector khác. ph
Tính trực giao sẽ đúng nếu các khoảng không gian ng của tải đúng bằng nghịch đảo chu kỳ thời gian mà chúng được truyền qua đó. 1/T fk+1 fk+2 fk Hình 4.4. Không gian tải= 1/T (trường hợp trực giao)
+ Các khối chức năng FDM số: s1(t) S1(t) s2(t) S2(t) RF G(t)  LPF X IFFT (Máy phát) sn(t) Sn(t) Biến đổi lên tần (điều chế tải) số truyền (s) G(t) I FIFO A Tuner giải điều s(t) (làm trơn) RF Tạo D Biến đổi chế tải song song I,Q Q xuống C (FFT)  nối tiếp (Máy thu) Hình 4.5. Tín hiệu có dạng phức, tuy nhiên chỉ có phần thực là được truyền
4.3.2. Nguyên lý COFDM (truyền tức thời dữ liệu Nguyên qua phát sóng, có nghĩa là mã hoá ghép kênh qua kênh theo tần số trực giao) theo 1. Các yêu cầu: 1. Độ rộng băng tần truyền hình số bằng 6,7,8 ng MHz MHz 2. Không can nhiễu với phát sóng tương tự 3. BER=10-10 – 10-12 4. Chống phản xạ nhiều đường 5. Cho phép truyền với kênh máy phát tương tự 6. Phủ sóng cục bộ, quốc gia
7. Hoạt động của SFN 7. SFN 8. Hệ thống phân lớp có thể được định 8. nh dạng lại, có thể cân bằng chống sai pha 2. Cấu trúc OFDM frame: 2.  Cấu trúc cơ sở của 1 tín hiệu COFDM là thay đổi được số tải 1705 (mode 2K) và 6817 (mode 8K). đư 6817 Các tải này chiếm không gian cùng độ rộng băng ng tần 7,61MHz.  Các tải tần bao gồm: 1. Dữ liệu với một số thay đổi bit tải (2,4,6) 2. TPS (transmission parameter signalling) 3. Pilot (để đồng bộ máy thu) có 2 loại: Pilot i:
a. Liên tục: 177 trong 8K; a. 45 trong 2K (cùng tần số) b. Tán xạ (scattered): 524 trong 8K; (scattered): 131 trong 2K (cài đặc trưng trong symbol) 131 3. Khoảng bảo vệ (để đếm echo và phản xạ, để máy thu đồng bộ điểm bắt đầu của 1 symbol): được thu ): đư cộng vào điểm bắt đầu symbol Dữ liệu có ích  Khoảng bảo vệ Toác ñoä döõ lieäu höõu ích  B.C.M.N [b/s] T
B- Hiệu quả của mã khối R-S (188/204=0,92 C- Tốc độ mã hoá chập (1/2; 2/3; 3/4; 5/6; 7/8) M- Số bit / tải (M=2 cho QPSK; M=4 cho 16-QAM; M=6 cho 64-QAM) N- Số tải dữ liệu đã được sử dụng (1512 cho 2K; 6048 cho 8K) T- Thời gian toàn bộ symbol có chứa khoảng bảo vệ (896 s + 28 s cho 8K với khoảng bảo vệ 1/32; 224 s + 7 s cho 2K với khoảng bảo vệ 1/32)