ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THANH NAM

QUY HOẠCH VÙNG PHỦ SÓNG DVB-T2
TẠI QUẢNG TRỊ

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHÀNH: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG

Huế - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THANH NAM

QUY HOẠCH VÙNG PHỦ SÓNG DVB-T2
TẠI QUẢNG TRỊ
Ngành

: Công nghệ Điện tử - Viễn thông

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử
Mã số

: 60 52 02 03

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHÀNH: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ -VIỄN THÔNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS. NGUYỄN QUỐC TUẤN

Huế - 2015


LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS. TS. Nguyễn Quốc Tuấn, người thầy
đã luôn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong suốt thời
gian làm luận văn. Hỗ trợ và chỉ dẫn giúp em hoàn thành phần thực nghiệm.
Xin được cảm ơn các thầy, cô trong khoa Điện tử viễn thông, trường Đại học
Công nghệ - ĐHQG Hà nội đã tạo điều kiện giúp đỡ, chỉ bảo và cho tôi những lời
khuyên vô cùng quý báu.
Em xin trân trọng cảm ơn !

Học viên

Nguyễn Thanh Nam

1


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là kết quả của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của
PGS. TS. Nguyễn Quốc Tuấn, không sao chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo
và sử dụng các tài liệu thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang
Website theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn.

Tác giả luận văn


Nguyễn Thanh Nam

2


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

1

LỜI CAM ĐOAN

2

MỤC LỤC

3

DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT

5

DANH MỤC HÌNH VẼ

8

MỞ ĐẦU

9


CHƯƠNG 1: Tổng quan về DVB-T2

11

1.1.Giới thiệu chung

11

1.1.1 Các tiêu chuẩn của DVB-T2

16

1.1.2 Sự khác nhau giữa DVB-T và DVB-T2

16

1.1.3 Các thuộc tính của hệ thống

17

1.1.3.1 Băng thông

17

1.1.3.2 Kích thước FFT

17

1.1.3.3 Điều chế và khoảng bảo vệ


18

1.1.3.4 Tốc độ dữ liệu

19

1.1.3.5 Tỷ số sóng mang trên nhiễu

20

1.2 . Các kĩ thuật cơ bản của DVB-T2

21

1.2.1 Chòm sao xoay

21

1.2.2 Trễ thời gian giữa I và Q

22

1.2.3 MISO mode

23

1.2.4 Mẫu pilot phân tán

24


1.2.5 Kích thước khung

26

1.2.6 Mức tín hiệu

28

CHƯƠNG 2 : Lộ trình chuyển đổi truyền hình số mặt đất tại Quảng Trị
2.1. Lộ trình số hóa truyền hình

31
31

2.1.1 Lộ trình số hóa DVT tại Việt Nam

31

2.1.2 Các giải pháp thực thực hiện

33

2.2. Lộ trình chuyển đổi truyền hình số ở Quảng Trị

33
3


2.2.1 Hiện trạng máy phát hiện nay tại Quảng Trị


33

2.2.2 Mô hình phát sóng có sử dụng bộ điều chế số DVB-T

38

2.2.3 Mô hình chuyển tiếp qua trung tần 36,15 MHZ

40

CHƯƠNG 3 : Qui hoạch vùng phủ sóng DVB-T2 tại Quảng Trị

44

3.1. Qui hoạch tổng thể

44

3.1.1 Vùng phủ sóng SFN

44

3.1.2 Dung lượng và vùng phủ sóng

46

3.2. Tính toán, truyền sóng trong tỉnh Quảng Trị và lân cận

48


3.2.1 Mô hình Truyền sóng Okumura-Hata

48

3.2.2 Qui hoạch truyền sóng

51

3.2.3 Mô phỏng truyền sóng DVB-T2

52

3.2.2.1 Các thông số mô phỏng truyền sóng

55

3.2.2.2 Góc quay chòm sao

55

3.2.2.3 Kết quả mô phỏng

56

KẾT LUẬN

60

TÀI LIỆU THAM KHẢO


62

PHỤ LỤC

63

4


NHỮNG TỪ VIẾT TẮT
A
ASK

Amplitude Shift Keying

Khóa dịch biên độ

ATSC

Advanced Television System
Committee

Uỷ ban hệ thống truyền hình mới
(của Mỹ)

BER

Bit Error Rate

Tỷ số lỗi bít


BCH

Bose-Chaudhuri-Hocquenhen

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Điều chế pha nhị phân

C/N

Carrier-to-noise ratio

Tỷ số sóng mang trên tạp âm

COFDM

Coded Orthogonal Frequency. Division Ghép đa tần trực giao có mã
Multiplexing

B

C

D
DFT

Discrete Fourier Transform


Phép biến đổi Fourier rời rạc

D/A

Digital-to-Analogue converter

Chuyển đổi số - tương tự

DVB-T

Digital
Television
Terrestrial

DTV

Digital television

Truyền hình số

DVB

Digital Video Broadcasting

Truyền dẫn truyền hình số

DVB-C

DVB – Cable


Truyền dẫn truyền hình số qua cáp

DVB-S

DVB – Satellite

Truyền dẫn truyền hình số qua vệ
tinh

European Broadcasting Union

Uỷ ban phát thanh truyền hình
Châu Âu

FEC

Forward Error Correction

Hiệu chỉnh lỗi trước

FFT

Fast Fourier Transform

Biến đổi Fourier nhanh

FSK

Frequency Shift Keying


Khóa dịch tần

Broadcasting- Truyền hình số mặt đất

E
EBU
F

G
5


Group Of Pictures

Nhóm ảnh (trong Mpeg)

High Definition TeleVision

Truyền hình phân giải cao

I

In-phase

Đồng pha (dựng trong QAM)

IDFT

Inverse DFT


DFT ngược

IFFT

Inverse FFT

FFT ngược

ISI

Inter symbol interferrence

Nhiễu liên ký tự

ICI

Inter carrier interferrence

Nhiễu liên sóng mang

IF

Intermediate frequency

Trung tần

ISDB-T

Intergeted

Services
Broadcasting – Terrestrial

ISO

International Standard Organization

ITU

International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế

GOP
H
HDTV
I

Digital Hệ thống truyền hình số mặt đất
sử dụng mạng đa dịch vụ (nhật)
Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

L
LO

Local Oscillator

Bộ dao động nội

LP

Low Priority bit stream


Dùng bít ưu tiên thấp

MPEG

Moving Pictures Experts Group

Nhóm chuyên gia nghiên cứu về
tiêu chuẩn hình ảnh động

MUX

Multiplex

Ghép kênh

MFN

Multiple Frequency Netword

Mạng đa tần

MISO

Multiple input single output

Nhiều đầu vào đơn đầu ra

OFDM


Orthogonal Frequency Division
Multiplexing

Ghép phân chia tần số trực giao

P

.

PLPs

Physical Layer Pipes

Ống lớp vật lý

PAL

Phase Alternating Line

Hệ truyền hình màu PAL

M

O

6


Phase Shift Keying


Khóa dịch pha

Q

Quadrature phase

Vuông pha (dựng trong QAM)

QAM

Quadrature Amplitude Modulation

Điều chế biên độ vuông góc

QPSK

Quadratue Phase Shift Keying

Khóa dịch pha vuông góc

RF

Radio Frequency

Cao tần

R-S

Reed-Solomon


Reed-Solomon

SDTV

Standard Definition TeleVision

Truyền hình phân giải chuẩn

SFN

Single Frequency Network

Mạng đơn tần số

SNR

Signal Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu trên ồn

SISO

Space-Time Block Coding

Mã khối không gian-thời gian

TDM

Time Division Multiplex


Ghép phân chia thời gian

TS

Transport Stream

Luồng truyền tải

UHF

Ultra-High Frequency

Tần số siêu cao

VHF

Very-High Frequency

Tần số cao

VLC

Variable Length Coding

Mã có độ dài thay đổi

VSB

Vestigial sideband


Biên tần cụt

PSK
Q

R

S

T

U

V

7


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1

Sơ đồ khối bộ điều chế số DVB-T

Hình 1.2

Sơ đồ khối bộ biến đổi

Hình 1.3

Phổ của tín hiệu OFDM với số sóng mang N=12


Hình 1.4.

Sơ đồ chòm sao điều chế 16QAM

Hình 1.5

Sơ đồ chòm sao xoay pha của điều chế 16QAM

Hình 1.6.

Cấu trúc bít được đan xen mã hóa điều chế với quay QAM và trễ

Hình 1.7

Hệ thống MISO Alamouti

Hình 1.8.

Mã hóa Alamouti DVB-T2

Hình 1.9

Khoảng thời gian bảo vệ với FFT lớn hơn

Hình 2.1

Sơ đồ khối của hệ thống máy phát chuyển tiếp

Hình 2.2.


Mô hình sử dụng 2 bộ điều chế DVB-T

Hình 2.3

Mô hình chuyển tiếp qua trung tần 31,5 MHz

Hình 2.4

Mô hình 2 trong1

Hình 2.5

Hệ thống phát sóng 2 trong 1

Hình 3.1

Bản đồ địa hình tỉnh Quảng Trị

Hình 3.2

So sánh suy hao giữa mô hình Okumura-Hata và không gian tự do

Hình 3.3

Bản đồ địa hình tỉnh Quảng Trị

Hình 3.4

Phủ sóng tỉnh Quảng Trị


Hình 3.5

Simulink truyền dẫn DVB-T2 với chòm sao xoay

Hình 3.6

Ánh xạ chòm sao xoay quay 16QAM

Hình 3.7

So sánh BER của DVB-T2 khi chòm sao 16QAM xoay/không xoay
kênh AWGN

Hình 3.8

So sánh BER của DVB-T2 khi chòm sao 16QAM xoay/không xoay
kênh Fading

8


LỜI MỞ ĐẦU
DVB-T2 là tiêu chuẩn thế hệ thứ hai của truyền hình kỹ thuật số mặt đất, mang
lại lợi ích lớn hơn hẳn so với thế hệ truyền hình kỹ thuật số thứ nhất DVB-T trong
những năm trước đây.
Sự xuất hiện của chuẩn DVB-T2 tạo ra hiệu suất phổ cao hơn, đó là một quá
trình chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang chuẩn DVB-T2, hoặc cũng là quá trình
chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2. Hiệu suất phổ cao hơn có nghĩa là với cùng một
số lượng phổ (cùng khoảng băng thông tần số), số lượng các kênh phát có thể được

phát nhiều hơn hoặc cũng có thể phát cùng một số kênh nhưng chất lượng hình ảnh
cùng âm thanh cao hơn, vùng phủ sóng tốt hơn.
Nếu việc ứng dụng nén MPEG-4 được thực hiện, việc tăng dung lượng truyền
dẫn được nâng lên đáng kể. Thực tế đã cho ta thấy rằng, một số lượng gấp đôi số kênh
có thể được phát đi cùng một thời điểm trong khi vẫn giữ nguyên được chất lượng âm
thanh và hình ảnh hay một số lượng kênh với chất lượng HD cũng có thể phát đi như
truyền hình số của các nước phát triển đang sử dụng.
Ngoài ra, vùng phủ sóng của máy phát DVB-T2 có thể được mở rộng trong khi
vẫn giữ nguyên các đặc điểm của máy phát cũng như phía máy thu, chất lượng hình
ảnh cũng như số lượng kênh vẫn đảm bảo.
Theo Đề án số hóa phát thanh và truyền hình tại Việt nam, từ năm 2013 đến
năm 2018, các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ truyền dẫn, phát sóng truyền hình số
mặt đất toàn quốc và khu vực có trách nhiệm triển khai và hoàn thành việc xây dựng
hạ tầng truyền dẫn, phát sóng truyền hình số mặt đất tại các tỉnh, thành phố thuộc
nhóm III (trong đó có tỉnh Quảng Trị) để chuyển tải các kênh chương trình phục vụ
nhiệm vụ chính trị, thông tin tuyên truyền thiết yếu của các đài truyền hình trung ương
và địa phương trên địa bàn;
- Căn cứ vào tình hình triển khai hạ tầng truyền dẫn, phát sóng truyền hình, các
Đài truyền hình trung ương và địa phương thực hiện việc phát sóng song song các
kênh chương trình truyền hình phục vụ nhiệm vụ chính trị, thông tin tuyên truyền thiết
yếu trên hạ tầng truyền dẫn, phát sóng truyền hình số mặt đất và truyền hình tương tự
mặt đất tại các tỉnh, thành phố thuộc nhóm III.
- Trước ngày 31 tháng 12 năm 2018, các Đài truyền hình Trung ương và địa
phương kết thúc việc phát sóng tất cả các kênh chương trình truyền hình trên hạ tầng
truyền dẫn, phát sóng truyền hình tương tự mặt đất để chuyển hoàn toàn sang phát
sóng trên hạ tầng truyền dẫn, phát sóng truyền hình số mặt đất tại các tỉnh, thành phố
thuộc nhóm III;
9



- Các đài truyền hình trung ương có giải pháp phù hợp để tiếp tục phủ sóng các
kênh chương trình truyền hình tương tự, phục vụ nhiệm vụ chính trị, thông tin tuyên
truyền thiết yếu tại các tỉnh lân cận với các tỉnh thuộc nhóm III bị ảnh hưởng bởi việc
ngừng phát sóng truyền hình tương tự tại các tỉnh này.
Luận văn “Quy hoạch vùng phủ sóng DVB-T2 tại Quảng Trị” vừa có tính thực
tế, vừa có ý nghĩa khoa học trong việc đáp ứng yêu cầu truyền hình số tại địa phương.
Nội dung của luận văn gồm 3 chương :
Chương 1: Tổng quan về DVB-T2
Chương 2: Lộ trình chuyển đổi truyền hình số mặt đất tại tỉnh Quảng Trị.
Chương 3: Tính toán vùng phủ sóng DVB-T2 Quảng Trị

.

10


CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ DVB-T2
Truyền hình kỹ thuật số DVB-T ra đời đã khắc phục được nhược điểm của hệ
thống máy phát hình analog trước đó như khả năng phát sóng nhiều chương trình trên
1 kênh RF, khả năng thu tín hiệu đa đường, khả năng thu di động, chống được hiện
tượng bóng hình, nhòe hình ở máy thu do can nhiễu đường truyền...Chuẩn truyền hình
số DVB-T2 là thế hệ thứ 2 của DVB-T.

1.1

Giới thiệu chung.

Việc phát triển các tiêu chuẩn DVB đã khởi đầu vào năm 1993 và tiêu chuẩn

DVB-T đã được tiêu chuẩn hoá vào năm 1997 do Viện tiêu chuẩn truyền thông châu
Âu (ESTI: European Telecommunication Standards Institute). Hiện nay tiêu chuẩn này
đã được các nước châu âu và nhiều nước khác trên thế giới thừa nhận. Năm 2001 Đài
truyền hình Việt Nam đã quyết định chọn nó làm tiêu chuẩn để phát sóng cho truyền
hình mặt đất trong những năm tới. DVB là sơ đồ truyền dựa trên tiêu chuẩn MPEG-2,
là một phương pháp phân phối từ một điểm tới nhiều điểm video và audio số chất
lượng cao có nén. Nó là sự thay thế có tăng cường tiêu chuẩn truyền hình quảng bá
tương tự vì DVB cung cấp phương thức truyền dẫn linh hoạt để phối hợp video, audio
và các dịch vụ dữ liệu .
Trong truyền hình số mặt đất không thể sử dụng phương pháp điều chế đơn
sóng mang được vì hiệu ứng đa đường sẽ làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến chỉ tiêu kĩ
thuật của truyền sóng mang đơn tốc độ cao vì lý do này OFDM đã được sử dụng cho
tiêu chuẩn truyền hình mặt đất DVB-T.
DVB-T cho phép hai mode truyền phụ thuộc vào số sóng mang được sử dụng
như sau:
Tham số
Số lượng sóng mang con
Độ rộng symbol có ích(TU)

Mode 2K
1705
224 s

Mode 8K
6817
896 s

Khoảng cách sóng mang (1/TU)

4464hz


1116Hz

Băng thông

7.61Mhz

7.61Mhz

Khoảng bảo vệ 

T/4, T/8, T/12

T/4, T/8

QPSK,16-64QAM

QPSK,16-64QAM

Phương thức điều chế

Kiểu 2K phù hợp cho hoạt động bộ truyền đơn lẻ và cho các mạng SFN loại
nhỏ có khoảng cách bộ truyền giới hạn; nó sử dụng 1705 sóng mang con. Kiểu 8K có
11


thể được sử dụng cho hoạt động bộ truyền đơn lẻ cũng như cho các mạng SFN loại
nhỏ và lớn; nó sử dụng 6817 sóng mang con. Để giảm nhỏ ảnh hưởng không bằng
phẳng của kênh thì dùng nhiều sóng mang càng tốt. Tuy nhiên khi số sóng mang
nhiều, mạch sẽ phức tạp hơn, trong giai đoạn đầu khi công nghệ chế tạo chip chưa

hoàn thiện, các chip điều chế còn đắt người ta thường dùng mode 2k vì công nghệ chế
tạo chip đơn giản và rẽ hơn.
Về cấu trúc máy phát số DVB-T và máy phát hình tương tự là giống nhau
nhưng điểm khác biệt là phần điều chế. Sơ đồ khối máy phát hình DVB-T chỉ ra như
sau: Hình 1.1.

Hình 1.1: Sơ đồ khối máy phát hình số DVB-T

Trong các máy phát hình số thì tín hiệu số đầu vào rất khác so với tín hiệu đầu
vào của máy phát hình tương tự. Một số luồng tín hiệu video, audio analog đầu vào
được xử lý số hóa và nén tín hiệu, ghép nhiều chương trình thì các kỹ thuật điều chế
đơn giản như điều biên, điều tần ở trong các máy phát hình tương tự không thể xử
được. Các tín hiệu đầu vào tương tự phải được số hóa.
Mặt khác, trong mạng đơn tần tất cả các đài phát của mạng phát DVB-T thông
qua hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) được khoá ở một tần
số chính xác làm cho tất cả các máy phát sử dụng ở cùng một tần số và được phát
trong cùng một thời gian. Nguyên lý của hệ thống ghép các kênh thu từ vệ tinh và các
kênh địa phương như trình bày ở hình 1.2. [1]

12


Hình 1.2: Sơ đồ khối bộ biến đổi

Kỹ thuật điều chế số của DVB-T dùng kỹ thuật điều chế ghép đa tần trực giao
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplerxing) là phương pháp điều chế đa
sóng mang trong đó các sóng mang con trực giao với nhau, OFDM dựa trên nguyên
tắc phân chia luồng dữ liệu thành các luồng dữ liệu con gửi lên các sóng mang .
Các sóng mang được điều chế với tốc độ bít thấp và với số lượng sóng mang
lớn sẽ mang luồng dữ liệu có tốc độ bít cao. Khi đó phía bên thu sẽ thu được nhiều tín

hiệu (tín hiệu chính và tín hiệu phản xạ) và không đồng nhất. Để có thể lặp lại những
dữ liệu đã mất ở phía thu cần mã hóa dữ liệu trước khi phát. Hệ phát số DVB-T sử
dụng kỹ thuật COFDM (code OFDM- ghép tần số trực giao có mã sửa sai) như một
phương thức điều chế dữ liệu.
Việc sử dụng một số lượng lớn các sóng mang tưởng chừng như không có triển
vọng lắm trong thực tế và không chắc chắn, vì có rất nhiều bộ điều chế và giải điều
chế và các bộ lọc đi kèm theo, đồng thời phải cần một dải thông lớn hơn để chứa các
sóng mang này. Nhưng các vấn đề trên đã được giải quyết khi các sóng mang đảm bảo
điều kiện được đặt đều đặn cách nhau một khoảng fU=1/TU,với TU là khoảng biểu
tượng hữu dụng, đây cũng chính là điều kiện trực giao của các sóng mang trong hệ
thống ghép kênh phân chia tần số trực giao [2].
Hình 1.3 biểu diễn hình ảnh của phổ tín hiệu của 12 sóng mang con trực giao
nhau trong dải thông kênh truyền dẫn và phổ tín hiệu RF của máy phát số DVB-T có
dải thông 8MHz. Các thành phần phổ thực tế của máy phát số DVB-T (gồm hàng
nghìn các sóng mang con) chiếm hết dải thông 8MHz.

13


Hình 1.3.Phổ của tín hiệu OFDM với số sóng mang N=12.

Mặt toán học, việc trực giao sẽ như sau: Sóng mang thứ k được biểu diễn:

K (t )  e jk

Ut

(1.1)

với U = 2/ TU, và điều kiện trực giao mà sóng mang phải thoả mãn là:

(1.2)
Về ý nghĩa vật lý: khi giải điều chế tín hiệu cao tần này, bộ giải điều chế không
nhìn thấy các tín hiệu cao tần kia, kết quả là không bị các tín hiệu cao tần khác gây
nhiễu.
Về phương diện phổ: Điểm phổ có năng lượng cao nhất rơi vào điểm bằng
không của sóng mang kia. Hơn nữa chúng ta sẽ không bị lãng phí về mặt phổ. Các
sóng mang được đặt rất gần nhau vì thế tổng cộng dải phổ cũng chỉ như ở điều chế
sóng mang đơn - nếu chúng được điều chế với tất cả dữ liệu và sử dụng bộ lọc cắt đỉnh
lý tưởng .
Bản chất của quá trình tạo tín hiệu OFDM là phân tích chuỗi bit đầu vào thành
các sóng mang đã được điều chế theo một kiểu nào đó trong miền thời gian liên tục.
Tuỳ thuộc vào kiểu điều chế mỗi tổ hợp bit trong chuỗi bit đầu vào được gán cho một
tần số sóng mang, vì vậy mỗi sóng mang chỉ tải số lượng bit cố định. Nhờ bộ ánh xạ
(Mapper) và điều chế M-QAM, sóng mang sau khi điều chế QAM là một số phức và
được xếp vào biểu đồ chòm sao theo quy luật mã Gray trên 2 trục Re (thực) và Im
(ảo).
Vị trí của mỗi điểm tín hiệu (số phức) trên biểu đồ chòm sao phản ánh thông tin
về biên độ và pha của các sóng mang. Quá trình biến đổi IFFT sẽ biến đổi các số phức
biểu diễn các sóng mang trong miền tần số thành các số phức biểu diễn các sóng mang
trong miền thời gian rời rạc. Trong thực tế các thành phần Re và Im được biểu diễn
bằng chuỗi nhị phân được bộ điều chế I/Q sử dụng để điều chế sóng mang cũng được
biểu diễn bằng một chuỗi nhị phân. Chuỗi nhị phân sau điều chế IQ được biến đổi D/A
để nhận được tín hiệu trong băng tần cơ bản.
14


Quá trình xử lý ở phía thu của DVB-T sẽ thực hiện biển đổi FFT để tạo các
điểm điều chế phức của từng sóng mang phụ trong symbol OFDM, sau khi giải ánh xạ
(Demapping) xác định biểu đồ bit tương ứng các tổ hợp bit được cộng lại để khôi phục
dòng dữ liệu đã truyền [5].

 Ưu điểm của hệ thống DVB-T sử dụng OFDM [4].
(a) OFDM tăng hiệu suất sử dụng phổ bằng cách cho phép chồng lấp những sóng
mang con.
(b) Bằng cách chia kênh thông tin ra thành nhiều kênh con fading phẳng băng
hẹp, các hệ thống OFDM chịu đựng fading lựa chọn tần số tốt hơn những hệ thống
sóng mang đơn.
(c) OFDM loại trừ xuyên nhiễu symbol (ISI) và xuyên nhiễu giữa các sóng mang
(ICI) bằng cách chèn thêm vào một khoảng thời bảo vệ trước mỗi symbol.
(d) Sử dụng việc đan xen (interleaving) kênh và mã kênh thích hợp, hệ thống
OFDM có thể khôi phục lại được các biểu tượng bị mất do hiện tượng lựa chọn tần số
của các kênh (phân tập tần số).
(e) Kỹ thuật cân bằng kênh trở nên đơn giản hơn kỹ thuật cân bằng kênh thích
ứng được sử dụng trong những hệ thống đơn sóng mang.
(f) Sử dụng kỹ thuật DFT để bổ sung vào các chức năng điều chế và giải điều
chế làm giảm độ phức tạp của OFDM.
(g) Các phương thức điều chế vi sai (differental modulation) giúp tránh yêu cầu
bổ sung vào bộ giám sát kênh.
(h) OFDM ít bị ảnh hưởng với khoảng thời gian lấy mẫu (sample timing offsets)
hơn so với các hệ thống sóng mang đơn.
(i) OFDM chịu đựng tốt với nhiễu xung và nhiễu xuyên kênh kết hợp.


Các hạn chế khi sử dụng hệ thống OFDM.
(a)
Biểu tượng OFDM bị nhiễu biên độ với một khoảng động rất lớn. Vì tất cả
các hệ thống thông tin thực tế đều bị giới hạn công suất, tỷ số PAPR (Peak-to-Average
Power Ratio) cao là một bất lợi nghiêm trọng của OFDM nếu dùng bộ khuếch đại
công suất hoạt động ở miền bão hòa để khuếch đại tín hiệu OFDM. Nếu tín hiệu
OFDM có tỷ số PAPR lớn thì sẽ gây nên nhiễu xuyên điều chế. Điều này cũng sẽ làm
tăng độ phức tạp của các bộ biến đổi từ analog sang digital và từ digital sang analog.

Việc rút ngắn (clipping) tín hiệu cũng sẽ làm xuất hiện cả méo nhiễu (distortion) trong
băng lẫn bức xạ ngoài băng.
(b)
OFDM nhạy với độ trôi (offset) tần số và sự trượt của sóng mang hơn các
hệ thống đơn sóng mang. Vấn đề đồng bộ tần số trong các hệ thống OFDM phức tạp
hơn hệ thống sóng mang đơn. Tần số offset của sóng mang gây nhiễu cho các sóng
15


mang con trực giao và gây nên nhiễu liên kênh làm giảm hoạt động của các bộ giải
điều chế một cách trầm trọng. Vì thế, đồng bộ tần số là một trong những nhiệm vụ
thiết yếu cần phải đạt được trong bộ thu OFDM [6].
1.1.1 Các tiêu chuẩn của DVB-T2 bao gồm :


DVB-T2 phải có khả năng truyền dẫn trên các thiết bị sẵn có và phải tái sử dụng
cơ sở hạ tầng sẵn có. Yêu cầu này loại trừ việc xem xét đến kỹ thuật MIMO trong
đó đề cập đến thiết bị thu và phát trang bị mới

 DVB-T2 phải hướng tới mục tiêu phục vụ cho thiết bị cố định và di động
 DVB-T2 phải cung cấp tăng tối thiểu 30% dung lượng; phục vụ cho một giải pháp
mạng đơn tần (SFN) hiệu quả so với DVB-T
 DVB-T2 phải có cơ chế nâng cao độ tin cậy đối với từng loại hình dịch vụ cụ thể.
Điều đó có nghĩa là DVB-T2 phải có khả năng đạt được độ tin cậy cao hơn đối với
một vài dịch vụ so với các dịch vụ khác.


DVB-T2 phải cung cấp được băng thông rộng và tần số linh hoạt

 Nếu có thể, phải giảm tỷ số công suất đỉnh/công suất trung bình của tín hiệu để

giảm thiểu giá thành thiết bị truyền sóng
1.1.2 Sự khác nhau giữa DVB-T và DVB-T2 [7]
So với DVB-T, DVB-T2 COFDM các thông số mở rộng bao gồm:
- Mã sửa sai FEC và kỹ thuật điều chế QAM 256 cho phép tăng dung lượng
lên đến 25-30%, tiến gần đến giới hạn Shanon.
- Điều chế OFDM tăng dung lượng sóng mang từ 8k đến 32k. Trong mạng
đơn tần, khoảng bảo vệ là 1/16 thay vì 1/4 và kết quả là tăng lên được 18%.
-

Khoảng bảo vệ mới: 1/128, 19/256, 19/128.

-

Tối ưu hóa các điểm rời rạc theo khoảng bảo vệ (GI)

- Băng thông được mở rộng với 8 MHz bandwidth, là 7.77 MHz thay vì 7.61
MHz (2% tăng).
-

Mở rộng sự đan xen lẫn nhau bao gồm bit, cell, thời gian và tần số đan xen.

Việc mở rộng các tham số của COFDM cho phép giảm thiểu đáng kể chi phí khi
so sánh giữa chuẩn DVB-T2 và DVB-T, cùng với việc áp dụng mã sửa sai mới cho
phép tăng dung lượng lên 50% đối với mạng đa tần và có thể cao hơn so với mạng đơn
tần.

16


DVB-T2 cũng cho phép sử dụng ba băng tần mới: 1.7 MHz, 5 MHz và 10

MHz. Hệ thống DVB-T2 cũng cung cấp một số đặc tính mới để tăng độ linh hoạt và
tin cậy như:
 Điều chế quay sao, cung cấp một sự đa dạng trong phương pháp điều chế, hỗ
trợ trong việc tiếp nhận tín hiệu có tỉ lệ nén cao đáp ứng yêu cầu truyền dẫn đa
kênh.
 Sử dụng các kỹ thuật đặc biệt để giảm tỷ số công suất đỉnh/công suất trung
bình để truyền dẫn tín hiệu, mạng lại hiệu suất tốt hơn
 Phương thức truyền dẫn MISO sử dụng phương pháp nén Alamouti
 Tại lớp vật lý, sự phân chia thời gian bao gồm việc tiết kiệm năng lượng và cho
phép các ống lớp vật lý có các độ bền vững khác nhau. Các nhát cắt phụ với
khung thời gian cho phép tăng thời gian phân chia/độ xen kênh sâu hơn mà
không làm tăng bộ nhớ
1.1.3. Các thuộc tính của hệ thống [8]
So với DVB-T, tiêu chuẩn DVB-T2 cung cấp một lựa chọn rộng hơn các tham số
OFDM cũng như các kiểu điều chế. Các băng thông hiện có sẽ được tăng lên một cách
nhanh chóng. Việc kết hợp các phương pháp điều chế khác nhau với các kích thước
FFT và các khoảng bảo vệ cho phép xây dựng mạng MFN và SFN cho các mục đích
khác nhau: từ tốc độ bit thấp cho đến việc tiếp cận thông tin di động mạnh mẽ với tốc
độ bit cao.
1.1.3.1. Băng thông
So với chuẩn DVB-T, DVB-T2 có bổ sung thêm 03 băng, xem bảng 1.1.
Bảng 1.1: Băng thông DVB-T và DVB-T2

1.1.3.2. Kích thước FFT
Trong khi DVB-T sử dụng 2 kích cỡ loại 2k và 8k cho FFT, chuẩn DVB-T2 bao
gồm 6 kích thước khung: 1k, 2k, 4k, 8k, 16k và 32k FFT. Bảng 1.2 cho phép ta thấy
kích cỡ FFT dành cho băng thông 8 MHz.

17



Bảng 1.2: FFT Kích cỡ tham số DVB-T2/ 8MHz

Chú ý 1: Giá trị số viết bằng chữ in nghiêng là giá trị xấp xỉ
Chú ý 2: Giá trị sử dụng trong khái niệm của chuổi thí nghiệm này được coi như là trong
trường hợp thông thường cũng như trong trường hợp mở rộng sóng mang
Chú ý 3: Giá trị cho kênh có băng thông 8 MHz.

Trong bảng 1.3, các tham số băng thông phụ thuộc được xem như là một hàm
của TU, chức năng này phụ thuộc vào chu kì cơ sở T.
Bảng 1.3: Chu kì cơ sở là hàm của băng thông

Chú ý: Cấu hình này chỉ để sử dụng cho các ứng dụng chuyên nghiệp và không
hỗ trợ bởi các máy thu.
1.1.3.3 Điều chế và khoảng bảo vệ
Trong DVB-T2 sử dụng mở rộng điều chế tới 256-QAM như được thấy trong
bảng 1.4. Kỹ thuật bảo vệ lỗi mới cho phép sử dụng điều chế sâu hơn.

18


Bảng 1.4. Các cơ chế điều chế đối với DVB-T và DVB-T2

Bảng 1.5 Chiều dài khoảng bảo vệ DVB-T2 trong một kênh 8 Mhz

1.1.3.4. Tốc độ dữ liệu
Bảng 1.5 cho thấy các chế độ khả dĩ có thể ứng dụng trong DVB-T2. Ở chế độ 2k
và 8k thường giống ở chuẩn DVB-T. Khác nhau lớn nhất là sự thêm vào mã FFT 16K
và 32K
Về mặt nguyên lý, với biểu tượng rất dài sẽ dẫn đến việc giảm hiệu ứng Doppler

và phụ thuộc vào độ hẹp khoảng cách của sóng mang trong điều chế tín hiệu OFDM.
Với chế độ 32k sẽ hỗ trợ chủ yếu cho việc thu tín hiệu cố định. Cả trong thử nghiệm và
kiểm chứng thực tế đều cho thấy chế độ 32 không thích hợp cho việc truyền dẫn cho
các thiết bị di động ở băng tần UHF. Ngay cả đối với môi trường thu tín hiệu của thiết
bị di động với tần số của hiệu ứng Doppler tương đối thấp cũng phải cần kiểm chứng
ở chế độ 32k có phù hợp không. Mặc dù hiệu ứng Doppler tốt gấp bốn lần ở dải tần
VHF so với dải tần UHF ở băng tần V. Do đó, trên thực tế người ta sử dung băng tần
VHF số 3 cho việc đáp ứng dịch vụ thiết bị di động trong hệ thống DVB-T2.

19


Bảng 1.6: Tốc độ bit lớn nhất và cấu hình tối ưu cho 8 MHz, 32k 1/128, PP7

Thêm vào đó sự khác nhau giữa chuẩn DVB-T và DVB- T2 là việc tăng chỉ số
GI 1/128, 19/256, 19/128 sẽ mang lại khả năng đáp ứng tốt hơn chiều dài của khoảng
bảo vệ đối với kích cỡ của SFN. Ví dụ, trong bảng 1.8 và hình 1.1 cho ta thấy tỉ lệ số
bít lớn nhất và tối ưu hóa cho các tham số 8MHz, 32k 1/128,PP7
1.1.3.5. Tỉ số sóng mang trên nhiễu - C/N
Tỉ số C/N đặc trưng cho độ mạnh của hệ thống truyền dẫn với tương ứng với đồ
ồn và nhiễu. Tham số này được sử dụng để xác định mức tín hiệu cần thiết để có thể
thu nhận được tín hiệu thông qua độ ồn và nhiễu ở một kênh giới hạn. Như vậy việc
xác định tỉ số C/N là một nền tảng quan trọng trong quy hoạch mạng. Hiện nay các
máy đo tham số C/N đã có thể xác định chỉ số C/N cho các thiết bị dân dụng. Thay vì
sử dụng phép đo, trong luận văn này mô tả phương pháp qua đó có thể tính tỉ số C/N
dựa trên mô phỏng kết quả cung cấp bởi DVB-T2
Các phương pháp đo thuận lợi hơn với việc chuyển đổi các phép đo giới hạn
theo bảng Anner 4 trong tài liệu này. Tiêu chuẩn này cùng với tiêu chuẩn Nordig
20



(NorDig 2013) đồng thời được sử dụng mà không lẫn vào nhau. Điều quan trọng cần
chú ý là tỷ lệ C/N xuất phát từ việc sử dụng các phương pháp sau đây được mô tả như
là một đặc tính trung bình của máy thu và có thể ứng dụng cho việc quy hoạch mạng
và tần số. Ở đây luận văn không có ý định trình bày những yêu cầu tối thiểu, các đặc
tính kỹ thuật, mà chỉ cung cấp khái niệm nền tảng các kênh thu đang gặp phải trong
vấn đề quy hoạch mạng phát sóng trong đó tỷ lệ C/N chính xác có thể xác định cho
phía thu. Các phương pháp xác định chỉ số C/N cho một chế độ nhất định và phía môi
trường nhận tín hiệu được cho.
1.2 Các kĩ thuật cơ bản của DVB-T2
1.2.1 Chòm sao xoay
Trong hệ thống DVB-T2 có cách biểu diễn tiến bộ vượt bậc hơn hẳn trong
DVB-T bằng việc xử lý biểu đồ chòm sao của các kênh theo một cách phức tạp hơn
[9].
Trong điều chế DVB-T2, một khung thông tin được mã hóa bằng mã nhị phân
bên ngoài (FEC), sau đó được xử lý bởi khoảng bảo vệ và kết quả cuối cùng được gán
cho kênh biểu tượng phức. Các ký tự chòm sao bao gồm thành phần thực I và một
thành phần vuông góc Q (phức) với sơ đồ xoay pha được biểu diễn trong hình 1.4. Một
nhóm m bit được chọn trong tập 2m biểu tượng đặc trưng cho nhóm biểu tượng đó.
Trong điều chế QPSK, ký tự mang 2 bit, trong điều chế 16-QAM mang 4 bit, trong
điều chế 64QAM mang 6 bit,vv.
Hình 1.4 Sơ đồ chòm sao điều chế 16QAM

Có nhiều cách khác nhau để gán các bit với biểu tượng. Kết quả tốt nhất đạt được
nếu chỉ có một chút thay đổi khi đi từ một biểu tượng này đến các biểu tượng khác lân
cận. Bằng cách này, chỉ có một chút nhầm lẫn khi một biểu tượng không phù hợp xảy
ra với các biểu tượng khác lân cận. Mã hóa này được gọi là bản đồ Gray.

21



Đồ thị mã Gray mô tả sự độc lập giữa thành phần I và Q của ký tự. Như vậy, tất
cả các điểm chòm sao cần cả hai thành phần I và Q được xác định. I không chứa thông
tin về Q và ngược lại. Một cách để tránh sự phụ thuộc này là để xoay biểu đồ chòm
sao, như thể hiện trong hình 1.5. Bây giờ mỗi m-bit duy nhất có mỗi I và thành phần Q
Hình 1.5: Sơ đồ chòm sao xoay pha của điều chế 16QAM

Để xác định góc quay tối ưu cần phải xem xét ở nhiều khía cạnh khác nhau.
Thông thường, các dự báo về các điểm chòm sao trên một trục nên có khoảng cách
bằng nhau để đạt được hiệu quả tốt nhất. Điều này đạt được tốt nhất với các góc xoay
tương ứng với các loại điều chế được đưa ra trong Bảng 1.9.
Bảng 1.7: Giá trị của góc quay chòm sao

1.2.2 Trễ thời gian giữa I và Q
Phép quay chòm sao xoay đã không mang lại một cải tiến đáng chú ý nào đòi hỏi
các mẫu I và mẫu Q phải suy hao giống hệt nhau khi truyền dẫn qua kênh có fading.
Để khắc phục khó khăn này khái niệm trể Q đã được giới thiệu, với giá trị trể Q này,
nó không được truyền trong cùng cell như giá trị của mẫu I mà nó được truyền trể
trong một cell khác. Cơ chế đan xen tần số và thời gian mà theo sau là giai đoạn điều
chế đảm bảo rằng các giá trị I và Q tương ứng được truyền một cách riêng biệt cũng
trong thời gian và tần số như minh họa quá trình này trong hình 1.6.

22


Hình 1.6: Cấu trúc bit được đan xen mã hóa điều chế với quay QAM và trễ

Như vậy một cell là kết quả của một phép ánh xạ sóng mang. Ngược lại so với
DVB-T, việc ánh xạ các các bit thông tin được thực hiện trước quá trình xử lý đan xen.
Sau khi ánh xạ thì việc mã sửa lỗi, đan xen được thực hiện. Điều này xảy ra bởi các

cell đan xen nhau, việc đan xen thời gian và đan xen tần số là nguyên nhân tại sao ánh
xạ không thể phân bố cho các sóng mang và đây là lý do để giới thiệu thuật ngữ ''cell''.
Một cell bao gồm một số phức bao gồm các thành phần I và thành phần Q, giống như
phần thực và ảo.
1.2.3 MISO Mode
DVB-T2 sử dụng các kỹ thuật MISO để đạt được những lợi ích tiềm năng của
anten thu đơn. Kĩ thuật MISO, đối với bên thu nó sử dụng một anten duy nhất, nhưng
lại sử dụng hai anten với phân cực khác nhau hoặc hai vị trí máy phát riêng cho một hệ
thống đầu vào thông tin vẫn là một lựa chọn hợp lệ về phía đài truyền hình[11].
Kỹ thuật MISO đơn giản tính toán đến công suất với mã Alamouti-một hệ
thống hai anten phát như trong hình 1.7. Người ta còn ứng dụng cho hệ thống SIMO
này mã khối không gian-thời gian (Space-Time Block Coding-STBC). Các thông tin
được mã trên hai anten phân tách nhau trong không gian và thời gian. Hai biểu tượng
thông tin cạnh nhau xây dựng nên một khối dữ liệu để thực hiện mã hóa. DVB-T2 sử
dụng mã Alamouti được sửa đổi để chuyển từ khái niệm không-thời gian với các biểu
tượng liền kề với không gian-tần số với hai sóng mang lân cận.

23