Kênh truyền sóng trong truyền hình số mặt đất
và tác động đến chất lượng truyền dẫn
Nguyễn Trung Hiền1,2, Nguyễn Ngọc San2, Nguyễn Đình Thu1, Lê Nhật Thăng2
VNPT Bắc Ninh, Tập đồn Bưu chính Viễn thơng Việt Nam.
Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Bộ Thơng tin và Truyền thơng
Email: , , , ,
1

2

Tóm tắt — Trong hơn hai thập niên qua, hệ thống quảng bá truyền
hình số mặt đất (DTTB – Digital Television Terrestrial
Broadcasting) đã phát triển mạnh trên khắp thế giới. Thời gian
gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của các cơng nghệ xử lý tín
hiệu số tiên tiến, hệ thống DTTB thế hệ tiếp theo được nghiên cứu
để cung cấp nhiều loại dịch vụ với chất lượng tốt hơn và hiệu suất
phổ tần cao hơn. Đối với truyền hình số mặt đất, kênh truyền dẫn
có nhiều nhược điểm như: Giảm chất lượng do truyền sóng đa
đường từ phản xạ trên bề mặt, nhiễu xạ với các vật cản nhọn, tán
xạ khi qua môi trường không đồng nhất. Nhằm mục đích tìm giải
pháp nâng cao chất lượng truyền dẫn trong truyền hình số mặt
đất, bài báo này tập trung nghiên cứu kênh truyền sóng vơ tuyến
trong truyền hình số mặt đất, các ảnh hưởng của kênh truyền lên
chất lượng truyền dẫn.

Các yếu tố chính là hạn chế của hệ thống thông tin vô tuyến
bắt nguồn từ môi trường vô tuyến. Các yếu tố này là:
+ Suy hao theo khoảng cách, che tối bởi các vật cản trên
đường truyền
+ Pha đinh đa đường và phân tán thời gian: Phản xạ, nhiễu
xạ và tán xạ làm méo tín hiệu thu bằng cách trải rộng chúng theo

thời gian. Phụ thuộc vào băng thông của hệ thống, yếu tố này
dẫn đến thay đổi nhanh cường độ tín hiệu và gây ra nhiễu giao
thoa giữa các ký hiệu (ISI: Inter Symbol Interference).
+ Nhiễu cùng tần số hay các tần số lân cận gây méo cho tín
hiệu mong muốn.
Để làm rõ ảnh hưởng của kênh truyền sóng vơ tuyến trong
truyền hình số mặt đất lên chất lượng truyền dẫn, sau phần giới
thiệu bài báo tập trung trình bày với phần 2: Hệ thống DTTB;
phần 3: Mơ hình kênh truyền sóng của DTTB; phần 4: Các yếu
tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn và phần cuối cùng là
Kết luận.

Từ khóa – Truyền hình số mặt đất, kênh truyền sóng, chất lượng
truyền dẫn.

I.

GIỚI THIỆU

Truyền hình số được giới thiệu từ năm 1994 ở Mỹ và 1996
ở châu Âu và Nhật Bản, đầu tiên là qua hệ thống qua vệ tinh và
sau đó là mạng mặt đất. Kỳ vọng được đặt nhiều vào hệ thống
truyền hình số nói chung và hệ thống truyền hình số mặt đất
(DTTB) nói riêng. Điểm quan trọng nhất là hệ thống DTTB phải
đáp ứng truyền hình HDTV với yêu cầu cao về chất lượng đường
truyền [1] [3]. Sau khi ITU chấp nhận tiêu chuẩn DTTB thứ tư:
Quảng bá đa phương tiện truyền hình số mặt đất – DTMB, vào
tháng 12/2011, hiện tại có 4 chuẩn DTTB được sử dụng rộng rãi
ở nhiều nước: ATSC (Hệ thống truyền hình tiên tiến) của Mỹ,
DVB-T (Truyền hình số mặt đất) của Viện tiêu chuẩn viễn thơng

châu Âu -ETSI, ISDB-T (Quảng bá số tích hợp dịch vụ mặt đất)
của Nhật và DTMB (Quảng bá đa phương tiện truyền hình số
mặt đất) của Trung Quốc [5][6]. Nhìn chung các chuẩn này đều
hỗ trợ tốt HDTV, tuy nhiên do sự bùng nổ của thông tin và nhu
cầu dịch vụ đa dạng về tốc độ và chất lượng, điều này địi hỏi
cần có hệ thống DTTB với hiệu năng mạnh hơn và nhờ sự phát
triển nhanh của các cơng nghệ xử lý tín hiệu tiên tiến mà hệ
thống DTTB thế hệ thứ hai đã ra đời.

II.

HỆ THỐNG DTTB

Kiến trúc cơ bản của hệ thống DTTB như hình 1. Mặc dù cả
bốn chuẩn ATSC, DVB-T, ISDB-T và DTMB đều được ITU
chấp nhận cho hệ thống DTTB thế hệ thứ nhất nhưng chúng có
những đặc tính kỹ thuật khá khác biệt [1] [2].
Video

Audio

Video
coding
Audio
coding

Lớp
truyền
tải


Điều chế và mã
hóa kênh

Số liệu
Luồng chương
trình

MÁY PHÁT

Máy chủ
ứng dụng

Dữ liệu và hướng dẫn

Trong truyền dẫn vô tuyến, các đặc tính kênh vơ tuyến có
tầm quan trọng đặc biệt vì chúng ảnh hưởng trực tiếp lên chất
lượng truyền dẫn và dung lượng. Trong các hệ thống vô tuyến
thơng thường (khơng phải các hệ thống vơ tuyến thích ứng), các
tính chất thống kê dài hạn của kênh được đo và đánh giá trước
khi thiết kế hệ thống. Nhưng trong các hệ thống vô tuyến tiên
tiến thường sử dụng điều chế thích ứng, vấn đề này phức tạp
hơn. Để đảm bảo hoạt động thích ứng đúng, cần phải liên tục
nhận được thơng tin về các tính chất thơng kê ngắn hạn thậm chí
tức thời của kênh.

Video
Audio

Tháp truyền hình


Luồng truyền tải

Kênh quảng bá
vơ tuyến
Chương trình
trung gian
Lớp
truyền
tải

Video
decoding

Giải điều chế và
giải mã kênh

Audio
decoding
Luồng chương
trình

Anten người
dùng

Luồng truyền tải
MÁY THU

Hình 1. Kiến trúc hệ thống DTTB điển hình
ATSC


49


Đây là chuẩn DTTB đầu tiên được đề xuất ở Mỹ năm 1995.
ATSC cho phép sử dụng truyền dẫn đơn sóng mang. Mục đích
ban đầu khi thiết kế ATSC là thu HDTV cố định ngoài trời trên
kênh 6MHz với tốc độ dữ liệu 19,39Mb/s. Dù có cơng suất phát
thấp nhưng do độ phức tạp cao, lan truyền lỗi trong quá trình cân
bằng hồi tiếp quyết định nên ATSC nhạy cảm với kênh pha đinh
đa đường và khó hỗ trợ máy thu di động.

đạt được hiệu suất phổ tần cao hơn, đồng bộ nhanh hơn. DTMB
cũng sử dụng mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp hiệu năng cao
(LDPC) phía sau mã BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquengham) để
cải thiện tốt hơn hiệu năng hệ thống. DTMB có thể hỗ trợ tốc độ
dữ liệu lên đến 32,49Mb/s trong độ rộng kênh 8MHz.
Tổng kết các hệ thống cơ bản của bốn chuẩn DTTB được
trình bày trong bảng 1 [3] [4].

DVB-T

III.

Được ETSI công bố vào năm 1997, đây là chuẩn DTTB được
sử dụng rộng rãi nhất với trên 60 quốc gia. Công nghệ nền tảng
của DVB-T là truyền dẫn đa sóng mang ghép kênh phân chia
theo tần số trực giao (OFDM), mã hóa với khả năng chống pha
đinh đa đường khá tốt. DVB-T có thể hỗ trợ máy thu cố định
trong và ngoài nhà, máy thu di động trên kênh 8MHz và tốc độ
dữ liệu trong dải 4,98Mb/s đến 31,67Mb/s.


Trong thơng tin vơ tuyến, sóng vơ tuyến được truyền qua mơi
trường vật lý có nhiều cầu trúc và vật thể như tòa nhà, đồi núi,
cây cối, xe cộ chuyển động… Nói chung q trình truyền sóng
trong thơng tin vơ tuyến rất phức tạp. Q trình này có thể chỉ
có một đường truyền thẳng (LOS: Line Of Sight), hay nhiều
đường mà khơng có LOS hoặc đồng thời cả hai. Truyền sóng
nhiều đường xẩy ra khi có phản xạ, nhiễu xạ và tán xạ.

ISDB-T

Phản xạ xẩy ra khi sóng vơ tuyến đập vào các vật cản có kích
thước lớn hơn nhiều so với bước sóng. Nói chung phản xạ gây
ra do bề mặt của Trái đất, núi và tường của tòa nhà…

Chuẩn này được Nhật phát triển năm 1999. Về công nghệ
ISDB-T khá giống với DVB-T, tuy nhiên so với DVB-T, ISDBT có hai cải tiến cơ bản: Thứ nhất, bộ ghép xen dài hơn giúp cải
thiện chất lượng thu di động. Thứ hai, với công nghệ OFDM
truyền dẫn phân đoạn băng tần (BST-OFDM) giúp ISDB-T hỗ
trợ đa dịch vụ.

Nhiễu xạ xẩy ra do sóng điện từ gặp phải các bề mặt sắc cạnh
và các thành gờ của các cấu trúc rộng. Tán xạ xẩy ra khi kích
thước của các vật thể trong mơi trường truyền sóng nhỏ hơn
bước sóng. Thực tế tán xạ thường xuất hiện khi sóng vô tuyến
gặp phải các biển hiệu giao thông, cột đèn đường…

Bảng 1. Thông số hệ thống cơ bản của các chuẩn DTTB
ATSC
Chuẩn

ứng
dụng
Băng
tần
Mã hóa
nguồn

A.52/A.53

DVB-T

ISDB-T

DTMB

EN 300 744

ARIB STDB31

GB 20600-2006

6MHz

Ngồi phản xạ, nhiễu xạ và tán xạ, sóng vơ tuyến cịn bị suy
hao đường truyền. Cường độ tín hiệu cũng bị thay đổi theo thời
gian do sự chuyển động của máy thu hoặc máy phát. Để phân
tích, ta có thể đặc trưng ảnh hưởng truyền sóng vơ tuyến thành
hai loại: Suy hao tín hiệu phạm vi rộng và méo tín hiệu phạm vi
hẹp. Suy hao tín hiệu phạm vi rộng gây ra do suy hao đường
truyền và sự che tối máy phát và máy thu, cịn méo tín hiệu phạm

vi hẹp xẩy ra do truyền sóng nhiều đường.

6, 7, 8MHz
Luồng truyền tải MPEG-2

Sơ đồ
truyền
dẫn

Đơn sóng
mang

CodedOFDM
với kích
thước FFT:
2k và 8k

Thời
gian bảo
vệ

---

Mã hóa
kênh

Mã lưới tỷ lệ
2/3
+RS(207,187,
t=10)


Mã xoắn
đục lỗ

Sơ đồ
điều chế

8-VSB

QPSK,
16QAM và
64QAM

Đan xen

Đan xen lưới
12/1

Đan xen bit
+ đan xen
ký hiệu

19,39Mb/s

4,98–
31,67Mb/s

Tốc độ
số liệu


BST-OFDM
với kích
thước FFT:
2k 4k và 8k

1/32, 1/16, 1/8 và 1/4
1/2, 2/3, 3/4,
5/6, 7/8 +
RS(204,188,
t=8)
DQPSK,
QPSK,
16QAM và
64QAM
Đan xen bit
+ đan xen
thời gian–
tần số
3,65 –
23,23Mb/s

MƠ HÌNH KÊNH TRUYỀN SĨNG

Đối với truyền hình số mặt đất, mơ hình truyền sóng cần phải
được xác định để tính tốn tổn hao đường truyền từ đó xác định
vùng phủ sóng, và tính tốn các thơng số khác của kênh vơ tuyến
có ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu truyền qua kênh. Một số
mơ hình phổ biến được sử dụng trong nghiên cứu đối với kênh
truyền sóng truyền hình số mặt đất bao gồm [7]:


TDS-OFDM
với kích thước
FFT: 3780

1/4, 1/7, 1/9

1. Mơ hình NTIA-ITS Longley-Rice, cịn được gọi là mơ
hình ITM (Irregular Terrain Model).

LDPC(7488,300
8/4512/6016) +
BCH(762,752)

Mơ hình này khá phổ biến và được FCC (Federal
Communication Commission) – Mỹ chấp nhận là tiêu chuẩn cho
dự đoán vùng phủ sóng với dải tần rộng từ 20MHz – 20GHz, độ
cao anten từ 0,5m – 3.000m, khoảng cách máy thu từ 200m –
500km. Mơ hình này được phát triển cho giải pháp truyền dẫn
điểm – vùng. Kết hợp với bản đồ SRTM, mơ hình cho kết quả
tính tốn tổn hao đường truyền khá chính xác.

QPSK, 4QAMNR, 16, 32 và
64QAM
Đan xen xoắn
4,81 –
32,49Mb/s

2. Mơ hình Hata-Davidson
Mơ hình này là phiên bản thay đổi của mơ hình Hata, được
khuyến nghị bởi TIA (The Telecommunications Industry

Association) để cho phép mở rộng tham số đầu vào và khoảng
cách để phù hợp với hệ thống DTTB. Mơ hình sử dụng HAAT
(Height Average Above Terrain) trong tính tốn.

DTMB
DTMB được triển khai ở Trung Quốc từ năm 2006. Cơng
nghệ chìa khóa của DTMB là sơ đồ truyền dẫn đa sóng mang
mới với tên gọi OFDM đồng bộ thời gian (TDS-OFDM), trong
đó sử dụng chuỗi tạp âm giả ngẫu nhiên (PN) thay cho tiền tố
chu kỳ (CP) làm khoảng bảo vệ giữa các khối dữ liệu liền kề để

3. Mơ hình theo khuyến nghị ITU-R P.1546

50


Là mơ hình do ITU-R đề xuất để dự đốn vùng phủ sóng
điểm – vùng cho các dịch vụ mặt đất ở dải tần 30MHz – 3GHz.

Nguồn thứ
cấp Huygens

4. Mô hình dựa trên lý thuyết nhiễu xạ cạnh sắc đơn
Mơ hình được phát triển để tính tốn tổn hao đường truyền
trong trường hợp hai vật cản sắc cạnh DKE (Double-Knife Edge
Diffraction) hoặc nhiều vật cản tách biệt.
Các mơ hình tương tự cho các vật cản đầu tù và các cạnh
cách biệt kép được giới thiệu trong khuyến nghị ITU-R P.52613 của ITU.
Ở đây, ta khảo sát trường hợp xác định ảnh hưởng của vật
cản đơn nằm trong đường truyền giữa máy phát và máy thu, xem

xét vật cản như một màn chắn rộng, năng lượng không đi qua
được, màn chắn hấp thụ, bán vô hạn. Cạnh trên của vật cản gọi
là cạnh sắc

Vật cản
cạnh sắc

Mặt sóng

Hình 3. Minh họa nhiễu xạ cạnh sắc
Trong đó Ed là trường nhiễu xạ, Ei là trường tới (thường Ei =
E0, với E0 là cường độ trường trong khơng gian tự do) và 𝐹(𝜈)
là tích phân Fresnel:

Mặt sóng
phẳng
khơng đổi
Sóng
đến

Nguồn
thứ cấp

F   

 j 2 
1 j 
exp

 d

2 
2 


(2)

Một dạng khác là:
Cạnh sắc

Nhiễu
xạ

Vùng
che tối

11

F      C 2    C    S 2    S    (3)
2 2


Màn chắn
hấp thụ

Trong đó 𝐶(𝜈), 𝑆(𝜈) tích phân sin và cos Fresnel, chúng có
thể được ước lượng tốn học.

Hình 2. Ngun lý Huygens đối với nhiễu xạ cạnh sắc

Tham số Fresnel vô hướng  được tính tốn theo cơng thức:


Ngun lý Huygens được sử dụng để dự đốn sự nhiễu xạ
của sóng phẳng trên cạnh sắc. Theo nguyên lý Huygens, mọi
điểm trên mặt sóng là là một nguồn sóng thứ cấp, nó lan truyền
tiếp với cùng tốc độ. Nói cách khác, nhiễu xạ là sự bẻ cong sóng
quanh cạnh vật cản, và nó phụ thuộc vào kiểu địa hình và cây
cối. Nguyên lý Huygens và hiện tượng nhiễu xạ được trình bày
trong hình 2.

1

 2  1 1  2
  h    
   d1 d 2  

(4)
1

Hoặc

Mơ tả hình học nhiễu xạ cạnh sắc theo nguyên lý Huygens
trình bày trong hình 3.
Áp dụng ngun lý Huygens dạng tốn học, cường độ trường
nhiễu xạ có thể dự đốn được. Đóng góp của tất cả các nguồn
thứ cấp trong vùng phía trên cạnh vật cản là tổng các trường
thành phần theo biên độ và pha. Kết quả cho thấy sự giảm cường
độ trường do nhiễu xạ cạnh sắc theo dB. Đó là tham số tổn hao
truyền sóng và có thể được tính tốn bằng việc sử dụng tham số
Fresnel .



2


2

  
  1 1 
   
  d1 d 2  

(5)

Trong đó:
h là độ cao giữa cạnh sắc (đỉnh của vật cản) và đường nhìn
thẳng, LOS.

 là góc nhiễu xạ (rad)

Hệ số nhiễu xạ do nhiễu xạ cạnh sắc được cho bởi:

d1 là khoảng cách giữa máy phát và vật cản theo LOS

 E 
Gd  dB   20.lg  d   20.lg F  
 Ei 

d2 là khoảng cách giữa máy thu và vật cản theo LOS
(1)


 là bước sóng
Các xấp xỉ sau được thực hiện để lý thuyết có giá trị:
d1, d2 ≫ h; d1, d2 ≫ 

51


Phương trình (1) có thể được ước tính sử dụng giải pháp số.
Kết quả gần đúng được tính bởi phương trình (6).
Gd  dB   0

Như vậy, vùng giới hạn 0,6 miền Fresnel thứ nhất (0,6F1)
được coi là vùng không được cản trở, đôi khi gọi là vùng cấm,
và nếu vùng này thống khi đó tổng tổn hao đường truyền thực
tế giống như trường hợp khơng có vật cản.

  1

Gd  dB   20 lg  0,5  0,62 
Gd  dB   20 lg  0,5e

0 ,95



1    0



Vùng không được cản trở này được minh họa đơn giản trong

hình 5.

(6)

0  1

Gd  dB   20 lg 0, 4  0,1184   0,38  0 ,1 
 0, 225 
Gd  dB   20 lg 

  

2



1    2,4

  2, 4

Với 𝜈 > −0,7 xấp xỉ sau đây có thể được dùng:

Gd  dB   6 ,9  20 lg



  0,1

2




 1    0,1 (7)
Hình 5. Khoảng trống 0,6 miền Fresnel nhứ nhất

Việc sử dụng miền Fresnel cũng là một cách hữu ích để khảo
sát nhiễu xạ cạnh sắc. Miền Fresnel là các hình elip trịn xoay
đồng trục nằm giữa máy phát và máy thu. Chúng được định
nghĩa bởi quỹ tích các điểm mà khoảng cách (a+b) bằng với
khoảng cách (d1+d2) giữa máy phát và máy thu (đường LOS)
cộng với n lần nửa bước sóng.

Trong thực tế, mặt cắt đứng giữa máy phát và máy thu,
đường nhìn thẳng (LOS), miền Fresnel thứ nhất và vùng 0,6
miền này được trình bày trong hình 6. Vùng cấm nơi khơng cho
phép vật cản nào được tơ đậm trong hình.
Mặt cắt đường truyền từ máy phát (Tx) đến máy thu (Rx)

Khoảng hở miền Fresnel được định nghĩa là (ℎ⁄𝑟𝑛 ) và có thể
biểu diễn theo hàm của tham số Fresnel vô hướng  :

2  d1  d 2  h

2n
 d1d 2
rn

(8)

Độ cao (m)


 h

Mặt cắt đứng
Cong trái đất

Khoảng cách giữa hai trạm (m)

Hình 6. Vùng cấm thực tế: 0,6F1
Các cơ chế vật lý của q trình truyền lan sóng điện từ là
truyền lan trong không gian tự do, phản xạ, nhiễu xạ và tán xạ.
Các cơ chế này xác định quá trình truyền lan của tín hiệu điện
từ. Các phương pháp và mơ hình đã được phát triển để dự đốn
sự lan truyền của sóng vơ tuyến. Một điều cần nhớ là kênh vơ
tuyến thay đổi theo thời gian. Các mơ hình truyền lan được chia
thành hai loại là mơ hình thống kê – thực nghiệm và mơ hình
hình học – tất định. Các mơ hình thực nghiệm thích nghi tốt hơn
với việc tính tốn vùng phủ sóng gần đúng và nhanh. Mơ hình
thực nghiệm tính tốn cường độ trường mà khơng u cầu hiểu
biết chi tiết về địa hình. Các mơ hình này sử dụng dữ liệu đo
lường rộng rãi ở các môi trường truyền dẫn khác nhau và sử dụng
các phương trình đơn giản, ít phụ thuộc dữ liệu bản đồ.

Tham số nhiễu xạ Fresnel, 

Hình 4. Suy hao nhiễu xạ vật cản cạnh sắc
Nếu cạnh sắc cản trở miền Fresnel, khi đó cường độ trường
có thể được tính tốn ở bất kỳ vị trí nào, bởi vì chúng mang năng
lượng lan truyền chính của sóng điện từ.
Hệ số nhiễu xạ cạnh sắc Gd(dB) là hàm của tham số nhiễu xạ

Fresnel  như cho trong hình 4. Quan sát hình này, ta thấy rằng
tham số Fresnel  có giá trị -0,8 khi vật cản chiếm 0,6 miền
Fresnel thứ nhất và tổn hao vật cản lúc đó là 0dB. Khoảng hở
này là đặc tính chính quyết định vật cản đó có có gây cản trở
đáng kể hay khơng.

Các mơ hình hình học tất định có thể u cầu tính tốn nhiều,
mất thời gian, nhưng chúng cho kết quả tính tốn vùng phủ sóng
vơ tuyến theo địa lý chính xác hơn rất nhiều. Các mơ hình này

52


hiệu DTTB. Khi có nhiều tiêu chuẩn hình ảnh như HD, 4K hay
UHD, 8K và 3DTV với yêu cầu băng tần ngày càng rộng thì vấn
đề hạn chế băng tần càng ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất
lượng truyền dẫn của DTTB.

yêu cầu hiểu biết chi tiết về địa hình và đưa vào trong tính tốn
độ cong trái đất.
Các mơ hình thống kê – thực nghiệm điển hình được sử dụng
cho hệ thống DTTB là mơ hình Hata-Davidson, mơ hình ITU-R
P.1546. Bên cạnh đó là các mơ hình hình học – tất định phổ biến
cho DTTB là mơ hình nhiễu xạ cạnh sắc đơn và đặc biệt là mơ
hình Longley Rice.
IV.

Bên cạnh đó, nhiễu vơ tuyến của các kênh lân cận, băng tần
lân cận cũng cần phải được loại trừ tránh ảnh hưởng đến chất
lượng tín hiệu DTTB.

V.

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG
TRUYỀN DẪN

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG

Giải pháp nâng cao chất lượng truyền dẫn trong hệ thống
DTTB đã được nghiên cứu kỹ càng và triển khai trong chuẩn
DTTB-2 mới nhất, các giải pháp đó là [9] [10]:

Đối với đường truyền dẫn tín hiệu từ trạm phát DTTB đến
máy thu đầu cuối sử dụng sóng vơ tuyến, các yếu tố ảnh hưởng
tới chất lượng truyền dẫn bao gồm [8]:

+ Truyền dẫn đa sóng mang sử dụng OFDM. Các vấn đề tồn
tại của OFDM như ISI, ICI, PAPR được khắc phục triệt để bởi
các giải pháp kỹ thuật cụ thể.

1. Pha đinh
Cũng giống như các hệ thống vô tuyến nói chung, truyền dẫn
DTTB chịu ảnh hưởng mạnh từ hiện tượng pha đinh bắt nguồn
từ môi trường truyền. Trước hết là pha đinh che tối do các vật
cản trên đường truyền. Điều này thường hay xảy ra do DTTB
thường phát ở những nơi đơng dân cư, có nhiều vật kiến trúc gây
cản trở sóng điện từ lan truyền. Bên cạnh đó, một số trường hợp
thiết kế máy thu DTTB sử dụng anten trong nhà, khi đó tổn hao
khi sóng thâm nhập tòa nhà cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến
chất lượng tín hiệu.


+ Mã hóa kênh mạnh để kiểm sốt tốt lỗi bit. Bên cạnh mã
Reed Solomon thì mã LDPC cũng được triển khai trong hệ thống
DTTB-2.
+ Nâng cao hiệu suất sử dụng phổ tần nhờ điều chế bậc cao,
lên đến 256QAM ở chuẩn DTTB-2.
+ Truyền dẫn thích ứng với các sơ đồ điều chế, mã hóa được
kết hợp với nhau đa dạng đảm bảo chất lượng đường truyền yêu
cầu.

Loại thứ hai là pha đinh do đa đường. Mặc dù các máy thu
DTTB là cố định, ngoài ra để tránh các vật cản trên đường truyền
thì cột anten phát DTTB thường khá cao, tuy nhiên trong vùng
đơ thị tín hiệu thu được tại anten chủ yếu do đường không trực
tiếp và khi đó phải tính đến ảnh hưởng của truyền đa đường, đặc
biệt khi DTTB sử dụng điều chế OFDM thì ảnh hưởng của nhiễu
liên ký hiệu, ISI do đa đường càng nghiêm trọng.

+ Thiết kế anten tốt hơn, vừa đảm bảo tính hướng, vừa hỗ trợ
phân tập giúp cải thiện tốt chất lượng truyền dẫn của DTTB.
Giải pháp nâng cao chất lượng truyền dẫn trong hệ thống
DTTB đã được nghiên cứu kỹ càng và triển khai trong chuẩn
DTTB-2 mới nhất, các giải pháp đó là:
Truyền dẫn dựa trên OFDM

Các yếu tố về thời tiết cũng cần phải đưa vào trong tính tốn
dự trữ đường truyền cho hệ thống DTTB, đặc biệt với nước ta
khí hậu nhiệt đới, thời tiết thường xuyên thay đổi, mưa nhiều ảnh
hưởng nghiêm trọng đến chất lượng truyền dẫn.

Do đặc tính chịu đựng kênh pha đinh chọn lọc tần số tốt và

khả năng cung cấp tốc độ số liệu cao nên OFDM là thành phần
không thể thiếu cho hệ thống DTTB tương lai cũng như các hệ
thống thông tin vô tuyến. Trong DTTB-2, công nghệ CP-OFDM
truyền thống cũng được sử dụng với tiền tố chu trình (CP) đóng
vai trị khoảng bảo vệ chống nhiễu giữa các ký hiệu (ISI), cũng
như nhiễu giữa các sóng mang (ICI). Một số tần số hoa tiêu trong
ký hiệu OFDM được sử dụng cho đồng bộ và ước tính kênh qua
đó đạt được việc truyền dẫn tin cậy. Cơng nghệ mới có tính then
chốt của DTTB thế hệ hai là TDS-OFDM, nó khác so với CPOFDM bằng việc sử dụng chuỗi giả ngẫu nhiên (PN) thay thế
cho CP làm khoảng bảo vệ. Bên cạnh đó chuỗi PN cũng có thể
được sử dụng làm chuỗi hướng dẫn (TS) cho đồng bộ và ước
tính kênh. Như vậy TDS-OFDM ưu việt hơn CP-OFDM về hiệu
suất phổ tần vì khơng cần tín hiệu dẫn đường.

2. Can nhiễu hệ thống
Can nhiễu trong hệ thống DTTB trước tiên phải kể đến nhiễu
ISI do hệ thống sử dụng kỹ thuật OFDM và ảnh hưởng của
truyền sóng đa đường. Về bản chất khi thiết kế hệ thống, tiền tố
chu trình - CP, đã được tính tốn đưa vào để loại trừ ảnh hưởng
chồng lấn ký hiệu. Tuy nhiên để đảm bảo hiệu năng dung lượng
tốt hơn thì ISI vẫn tồn tại ở mức độ nào đó và cần có kỹ thuật xử
lý triệt để nhằm tránh ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn.
Nhiễu liên sóng mang, ICI, cũng là loại nhiễu đặc trưng cho
truyền dẫn đa sóng mang OFDM. ICI trở nên nghiêm trọng với
ảnh hưởng của đường truyền làm mất tính trực giao của các sóng
mang con. Để đảm bảo chất lượng tín hiệu DTTB thì nhiễu ICI
phải được xử lý trước khi thực hiện giải điều chế OFDM.

Nhược điểm của TDS-OFDM là không hoạt động tốt trên
kênh đa đường chọn lọc tần số, đặc biệt khi kênh thay đổi nhanh

là điều kiện gây nhiễu giữa TS và khối dữ liệu OFDM. Giải pháp
đưa ra là sử dụng OFDM từ duy nhất (UW-OFDM), khi đó TS
khơng độc lập với khối OFDM như trong TDS-OFDM mà nó
được tạo ra từ các tần số hoa tiêu kết hợp dư bên trong khối dữ
liệu OFDM. Khi đó sẽ tránh được ISI giữa khối OFDM và TS
kế tiếp.

3. Hạn chế băng tần
DTTB với kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu hình số về bản chất
khi ghép các kênh truyền hình số lên sóng mang vơ tuyến dùng
chung đã mang lại hiệu quả sử dụng phổ tần tốt hơn nhiều so với
truyền hình tương tự trước đây. Tuy nhiên với băng tần UHF sử
dụng cho DTTB rất chật chội thì việc mã hóa tín hiệu hình, nén
và ghép kênh lên sóng mang cũng ảnh hưởng tới chất lượng tín

Một số giải pháp khác khắc phục nhược điểm của TDSOFDM như OFDM PN kép (DPN-OFDM), và mới gần đây là

53


OFDM hướng dẫn thời gian tần số (TFT-OFDM). DPN-OFDM
sử dụng chuỗi PN lặp để tránh nhiễu ISI lên TS thứ hai, tuy nhiên
khi đó hiệu suất phổ tần sẽ giảm do có thêm TS đặc biệt khi TS
có độ dài lớn trong trường hợp mạng đơn tần (SFN) là mạng
được sử dụng phổ biến cho DTTB-2. Giải pháp cân bằng tốt giữa
hiệu suất phổ tần và chất lượng hệ thống là TFT-OFDM, khi đó
mỗi ký hiệu TFT-OFDM đều có thơng tin hướng dẫn thời gian
– tần số gồm TS miền thời gian và một số lượng rất nhỏ hoa tiêu
nhóm miền tần số. Với việc ước tính kênh kết hợp miền thời gian
và tần số, TS thu được sử dụng trực tiếp cho việc xác định trễ

của kênh truyền, trong khi các thông số của đường truyền được
xác định bằng các hoa tiêu miền tần số. Trong tương lai, TFTOFDM sẽ dần được hoàn thiện và là giải pháp then chốt để khắc
phục đặc tính phức tạp của kênh vơ tuyến khi truyền dẫn đa
phương tiện trên hệ thống DTTB-2.

với tốc độ di chuyển 500km/h, điều chế 64QAM trong điều kiện
ngưỡng SNR tại máy thu giảm 6dB.
Với đặc trưng của hệ thống quảng bá thì việc thực hiện phân
tập phát tỏ ra khả thi hơn, khi đó anten thu của người sử dụng
không cần phải thay đổi. DTTB-2 khuyến cáo sử dụng phân tập
phát với sơ đồ mã hóa khối không gian thời gian Alamouti
(STBC) để mở rộng vùng phủ sóng khảng 30%.
VI.

KẾT LUẬN

Với mơi trường truyền dẫn hở, kênh vơ tuyến có đặc tính
ngẫu nhiên thay đổi theo thời gian. Đặc tính của kênh vơ tuyến
thể hiện ở miền thời gian với tham số thời gian nhất quán, tán
thời; miền tần số với tham số băng thông nhất quán, tán tần; miền
không gian với tham số tổn hao đường truyền, chọn lọc không
gian. Để nâng cao hiệu năng cho các hệ thống thơng tin vơ tuyến
thì việc sử dụng các kỹ thuật vơ tuyến mới có vai trị hết sức
quan trọng trong việc khai thác tốt kênh.

Điều chế và mã hóa kênh
Sơ đồ điều chế bậc cao nhất sử dụng cho các hệ thống DTTB
thế hệ đầu là 64-QAM. Với DTTB-2, để nâng cao hiệu suất phổ
tần cần sử dụng sơ đồ điều chế bậc cao hơn như 256-QAM. Với
sự hỗ trợ của TFT-OFDM thì số trạng thái điều chế có thể cịn

cao hơn như 512-QAM, 1024-QAM. Đây là những hướng
nghiên cứu trong tương lai cho DTTB-2.

Hệ thống DTTB có đặc trưng truyền dẫn rất khác biệt, đó là
truyền dẫn điểm – vùng phù hợp cho dịch vụ quảng bá. Bên cạnh
đó đặc điểm địa hình ảnh hưởng nhiều tới q trình phủ sóng của
hệ thống DTTB với u cầu vùng phủ rộng, khu dân cư đông.
Việc nghiên cứu về kênh truyền sóng của hệ thống DTTB là hết
sức cần thiết để nắm rõ được đặc trưng của kênh từ đó có thể
đưa ra các giải pháp phù hợp để nâng cao chất lượng truyền dẫn
cho hệ thống này./.

Một kỹ thuật thu hút nhiều sự quan tâm trong lĩnh vực điều
chế là quay chùm tín hiệu. Khi đó chùm tín hiệu tiêu chuẩn sẽ
được quay một góc nhất định so với hai thành phần I, Q ban đầu
giúp hai thành phần này độc lập với pha đinh. Giải pháp này cịn
được gọi là phân tập khơng gian tín hiệu (SSD), đem lại độ lợi
phân tập mà không phải tăng công suất hoặc độ rộng băng tần.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]

Error-Correction, Data Framing, Modulation and Emission Methods for
Digital Terrestrial Television Broadcasting, Recommendation ITU-R BT.
1306-6, Dec. 2011.
[2] Error-Correction, Data Framing, Modulation and Emission Methods for
Second Generation of Digital Terrestrial Television Broadcasting
Systems, Recommendation ITU-R BT.1877, May 2010.
[3] Transition from analogue to digital terrestrial broadcasting, Report ITUR BT.2140-4 Oct.2011.
[4] Digital Video Broadcasting (DVB); Frame Structure, Channel Coding and

Modulation for a Second Generation Digital Terrestrial Television
Broadcasting System (DVB-T2). ETSI Standard, EN 302 755, V1.3.1,
Apr. 2012.
[5] Technical Review, No 25 July-September 2012, Asia-pacific
Broadcasting Union – ABU
[6] DVB: Developing Global Television Standards for Today and Tomorrow,
Peter Siebert. DVB Project Office, Geneva Switzerland, 2011.
[7] Kasampalis Stylianos, Modelling and Coverage Improvement of DVB-T
Networks, Brunel University London Uxbridge, UK March 2018.
[8] Marcin Dąbrowski, Investigation of Digital Terrestrial Television
Receiver Architectures for DVB-T2 Standard, Warsaw University of
Technology, 2013.
[9] Md. Sarwar Morshed, Synchronization Performance in DVB-T2 System,
Tampere University of Technology, September 2009.
[10] Cristina Regueiro Senderos, Reception Performance Studies for the
Evaluation and Improvement of the New Generation Terrestrial
Television Systems, Bilbao, May 2017.

Với hệ thống DTTB, mã hóa kênh là giải pháp quan trọng
giúp cải thiện tốt độ tin cậy của thông tin khi truyền qua kênh vô
tuyến. Các nghiên cứu mới đây đã đưa ra nhiều sơ đồ mã hóa
chất lượng cao. Trong số đó mã LDPC hứa hẹn sẽ được sử dụng
phổ biến trong các hệ thống DTTB-2 và các hệ thống thông tin
vơ tuyến do có hiệu năng cao và tính phức tạp thấp. Để có đường
truyền với tỉ số lỗi bít thấp (khoảng 10-12) cho dịch vụ HDTV,
mã BCH thường được sử dụng cùng với LDPC.
Kỹ thuật điều chế và mã hóa kênh thường được kết hợp với
nhau trong xử lý truyền dẫn trên kênh pha đinh. BICM-ID là sơ
đồ điều chế mã hóa mạnh đã được sử dụng nhiều trong các hệ
thống DTTB-1. Với DTTB-2, giải pháp kết hợp BICM-ID và

SSD (BICM-ID-SSD) giúp cải thiện đáng kể hiệu năng hệ thống
trên kênh pha đinh nhanh. Sơ đồ điều chế mã hóa được khuyến
cáo sử dụng là BICM-ID-SSD dựa trên LDPC.
Truyền dẫn MIMO
MIMO là giải pháp hiệu quả trong việc tăng dung lượng hệ
thống và cải thiện chất lượng truyền dẫn. Hiện nay, MIMO và
OFDM trở thành hai công nghệ không thể thiếu ở lớp vật lý của
các hệ thống truyền dẫn vô tuyến.
Trong khi hầu hết các hệ thống DTTB-1 chưa sử dụng
MIMO vì ở thời kỳ những năm 90 của thế kỷ trước công nghệ
này mới sơ khai. Tuy nhiên với sự phát triển nhanh của công
nghệ MIMO, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để xây dựng
hệ thống DTTB-2 trên nền MIMO nhằm cải thiện hiệu năng hệ
thống. Thử nghiệm cho thấy, với bốn anten thu được sử dụng thì
hệ thống DTTB có thể hỗ trợ HDTV trong môi trường di động

54