Thứ Tư, 25 tháng 12, 2013

ỨNG DỤNG ĐO KIỂM TRONG TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ

1. Nhu cầu cần phải kiểm tra thiết bị truyền dẫn.

Chất lượng truyền dẫn thường bị suy giảm do thiết bị phát sóng số mặt đất DVB-T. Tuy nhiên có thể phát hiện được các vấn đề này nhờ các thiết bị giám sát đặc biệt.

Đối với các hệ thống truyền dẫn tương tự như hệ truyền hình PAL thì độ suy giảm chất lượng truyền dẫn sẽ gây ra hậu quả chung đó là làm giảm chất lượng hình ảnh. Điển hình như chất lượng hình ảnh giảm dần làm xuất hiện nhiễu nhưng chương trình truyền hình vẫn xem được cho đến khi mức nhiễu quá cao và hệ thống truyền hình mất đồng bộ. Còn với hệ thống truyền hình số khi chất lượng truyền dẫn suy giảm thì tín hiệu chương trình thu sẽ không bị ảnh hưởng cho tới khi tạp âm và nhiễu gây ra cho hệ thống thu kỹ thuật số lên đến mức ngưỡng. Sau đó chỉ cần một sự thay đổi nhỏ về chất lượng truyền dẫn sẽ làm mất hình ảnh hoàn toàn. Hiện tượng này thường được gọi là "hiệu ứng vách đá" (clift effect). Nó làm hoạt động của hệ thống truyền hình kỹ thuật số không nhạy cảm với những thay đổi nhỏ về chất lượng truyền dẫn khi ở xa mức ngưỡng. Tuy nhiên, đặc tính ưu việt này cũng có mặt hạn chế của nó đó là không hiển thị cảnh báo khi sắp đến mức ngưỡng. Để đảm bảo độ tin cậy thì cần phải biết được hệ thống truyền dẫn đang hoạt động ở khoảng cách nào so với điểm ngưỡng.

2. Phương pháp BER.

Bộ thu giám sát truyền hình kỹ thuật số đầu tiên là bộ cho phép xác định tỷ lệ lỗi bit (BER). Điều này đơn giản cho việc triển khai khi mà dữ liệu được cung cấp bởi vi mạch giải mã COFDM và rất dễ dàng được xử lý. Ví dụ, giá trị Pre-Viterbi BER có thể tính toán được từ số lượng bit được sửa lỗi bởi bộ giải mã Viterbi trên mỗi giây (là một phần của hệ thống sửa lỗi) DVB-T (FEC: Forward Error Corection). Khi hệ thống truyền dẫn đang hoạt động cách xa điểm ngưỡng, một vài lỗi xảy ra và giá trị Pre-Viterbi BER sẽ gần với giá trị 0. Khi hệ thống tiến đến mức ngưỡng thì giá trị Pre-Viterbi BER tăng đột ngột, tạo ra vài cảnh báo trước khi giá trị Post-Viterbi BER tăng và lỗi hình ảnh bất ngờ xảy ra. Hạn chế của phương pháp này là giá trị Pre-Viterbi BER tăng chỉ khi mức ngưỡng là rất gần. Điều này xảy ra khi tác dụng của hiệu ứng vách đá gây ra bởi phương pháp điều chế COFDM chứ không phải phương pháp FEC. Phương pháp FEC đơn giản chỉ làm nhạy bén thêm giới hạn mức điểm ngưỡng. Vì thế, phương pháp BER có thể đưa ra được các cảnh báo nhưng vẫn còn chậm.

3. Phương pháp BER cộng tạp âm.

Do hiệu ứng dốc gây ra bởi phương pháp điều chế COFDM, chúng ta có thể thiết lập khoảng cách an toàn đến mức điểm ngưỡng bằng cách cộng thêm phần tín hiệu tạp âm vào tín hiệu thu cho đến khi giá trị BER bắt đầu tăng. Thường thì phương pháp này được thực hiện bằng cách cộng tín hiệu nhiễu trắng. Ví dụ, nếu một hệ thống hoạt động có thể chịu được 13dB, cộng thêm tín hiệu nhiễu trước khi giá trị BER gia tăng, thì ta có thể có được 13dB độ lợi so với mức ngưỡng. Như vậy, chúng ta đã buộc phải phá vỡ hệ thống thu giám sát để tìm ra điểm ngưỡng một cách hiệu quả. Hạn chế của phương pháp này là bộ thu giám sát vẫn tiếp tục tiến tới mức ngưỡng (BER thay đổi) với những thay đổi nhỏ trong hoạt động của hệ thống truyền dẫn. Nếu bộ thu giám sát cung cấp dòng truyền tải ASI đến bộ giải mã MPEG hoặc màn hình hiển thị, lỗi sẽ phát sinh trong các dòng truyền tải bất kỳ khi bộ thu giám sát đạt đến mức ngưỡng. Vì vậy, trong khi phương pháp cộng nhiễu cho ta thấy được nếu độ lợi 13dB suy giảm thì chúng ta đã cung cấp các dòng ASI không tin cậy trong quá trình xử lý. Điều chúng ta thực sự cần là làm sao để giám sát độ lợi của hệ thống mà không làm ảnh hưởng nó.

4.Phương pháp MER.

Có một phương pháp xác định độ lợi hệ thống đã được mô tả ở bản báo cáo kỹ thuật, số 101 290 của Viện Tiêu Chuẩn Viễn Thông Châu Âu (ETSI, trước đây còn gọi là ETR 290). Báo cáo TR 101 290 hướng dẫn phương pháp kiểm tra cho hệ thống DVB. Khi thực hiện kiểm tra, tỷ số lỗi điều chế MER (Modulation Error Ratio) được thiết kế để cung cấp khả năng phân tích chính xác tín hiệu thu được. Tỷ số MER được tính toán bao gồm tổng giá trị tách riêng của tín hiệu hầu như có mặt tại đầu vào của mạch quyết định của bộ thu và chỉ thị khả năng của bộ thu đó để giải mã chính xác tín hiệu. Tính toán MER so sánh với vị trí thực sự ký hiệu thu được (mỗi ký hiệu biểu thị một giá trị số trong quá trình điều chế COFDM) và vị trí lý tưởng của nó, tạo ra một biểu tượng chuẩn cho hoạt động của hệ thống. Khi hiện tượng suy giảm xảy ra và ký hiệu thu rời xa vị trí đúng của nó thì giá trị MER sẽ giảm. Cuối cùng khi ký hiệu bắt đầu rõ ràng thì giá trị BER sẽ tăng lên và đây là mức ngưỡng hay còn gọi là vách đá (cliff).

Biểu đồ dưới đây (hình 1) mô tả về mối quan hệ cho hệ thống thu với khả năng giám sát MER. Biểu đồ này thu được bằng cách đấu nối bộ thu MER vào thiết bị điều chế thử nghiệm. Tạp âm sau đó được thêm vào dần dần và lưu lại các giá trị MER và Pre-Viterbi BER. Nếu không có tạp âm, gái trị MER bắt đầu là 35dB với giá trị BER gần bằng không. Ghi chú rằng khi tạp âm tăng thì gía trị MER giảm dần dần, trong khi giá trị BER không thay đổi. Khi MER đạt đến 24 dB thì BER bắt đầu tăng nhanh và biểu thị mức ngưỡng. Phương pháp MER cho chúng ta thấy được quá trình suy giảm chất lượng hệ thống rất lâu trước khi đạt đến mức ngưỡng.

5. Ứng dụng giám sát truyền dẫn MER

Do phương pháp MER cung cấp các cảnh báo rất nhạy cảm về các thay đổi hoạt động của hệ thống truyền dẫn nên việc trang bị một thiết bị thu giám sát MER như loại Tektronix RFM210 là một cách tốt nhất cho việc giám sát độ suy giảm chất lượng của hệ thống gia tăng từ việc lão hóa của bộ khuếch đại công suất cao (HPA) hay do độ lệch điều chỉnh, suy giảm của anten và ống dẫn sóng, hoặc do sai lệch trong bộ điều chế. Vì MER bị ảnh hưởng bởi bất kỳ thông số nào gây ra lỗi điểm kí hiệu, cho nên nó sẽ thông báo khi có các ảnh hưởng xảy ra như nhiễu, rò rỉ tín hiệu, lỗi cấp IQ, mất cân bằng. Bằng cách quan sát giá trị MER đối với hoạt động của hệ thống bao gồm cả phương pháp cộng thêm tạp âm để xác định giá trị MER cho mức ngưỡng, hệ thống truyền dẫn có thể tiếp tục được giám sát trong quá trình hoạt động trong khi thay đổi MER. Ngưỡng cảnh báo có thể thiết lập qua SNMP nếu như giá trị MER vượt ra ngoài giới hạn cho phép.

Một ứng dụng khác của thiết bị RFM210 là hỗ trợ mạch dự phòng kép trong hệ thống truyền dẫn. Thiết bị RFM210 có thể giám sát bộ phát DTV và nếu giá trị MER và các thông số khác nằm ra ngoài giới hạn đã chọn thì sẽ khởi chuyển sang bộ phát dự phòng. Bởi vì giá trị MER xét theo số thành công lý tưởng nên nó là một cách tốt để phát hiện các sự cố với cảnh báo giả ít nhất.

6. Một ví dụ thực tế

Một mạng truyền hình kỹ thuật số đã được triễn khai với thiết bị thu DTV sử dụng phương pháp giám sát theo BER cộng tạp âm. Đây là loại bộ thu duy nhất có từ thời đó và đã được triển khai trong mạng này. Trong quá trình vận hành đã xảy ra sự cố bởi quá trình giám sát hoạt động RF không tin cậy, bao gồm cả các cảnh báo giả, và các tín hiệu ASI không ổn định cho bộ giám sát MPEG. Cuối cùng các bộ thu này đã được thay thế bởi bộ thu giám sát theo MER giống như thiết bị RFM210. Các bộ thu BER đã được cải tạo hiệu quả với chi phí khoảng 2.4 triệu Đô la, cộng thêm với chi phí thay thế các bộ thu MER.

7. Kết luận:

Kỹ thuật MER cho phép kiểm tra các thay đổi nhỏ trong hoạt động của thiết bị truyền dẫn mà không cần phải bảo đảm bộ thu cung cấp các dòng tín hiệu ASI tin cậy. Bởi vì phương pháp MER rất nhạy cảm với bất kỳ nguyên nhân nào gây ra lỗi ký tự, nên nó là một trong những phương pháp hiệu quả nhất cho hệ thống truyền dẫn DVB. Như vậy nếu sử dụng hệ thống giám sát truyền dẫn với phương pháp MER giống như thiết bị Tektronix RFM210 sẽ đảm bảo được độ tin cậy trong hệ thống truyền dẫn DVB-T.

 

0 nhận xét:

Đăng nhận xét