ل ۲-۵: فرمت دنباله خروجی scrambler

۲-۲-۴- کدینگ و اینترلیوینگ خارجی

کدینگ و اینترلیوینگ خارجی بر روی بسته ورودی اعمال میشود (شکل ۲-۳). ابتدا کدینگ و سپس اینترلیوینگ انجام میشود. برای انجام کدینگ خارجی، کدینگ RS(204,188,t=8)20 که درواقع نسخه مختصر شده RS(255,239,t=8) میباشد بر روی تمام بستههای ارسالی (۱۸۸ بایتی) اعمال میشود. این کدینگ بر روی بایت sync نیز باید اعمال شود (چه به صورت ۴۷HEX باشد چه به صورت B8HEX).
توجه: کدینگ RS(204,188,t=8) دارای طول ۲۰۴ بایت و بعد ۱۸۸ بایت بوده و دارای قابلیت تصحیح حداکثر ۸ بایت خطای رندوم از ۲۰۴ بایت دریافتی میباشد.
چندجملهایهای مولد کد و مولد میدان در این کدینگ به صورت زیر تعریف میشوند:

برای پیادهسازی کدینگ مختصر شده میتوان ۵۱ بایت تماماً صفر در ابتدای بستهها، قبل از بایتهای اطلاعاتی، در ورودی رمزگذار RS(255,239,t=8) اضافه کرد. بعد از اعمال کدینگ بدون توجه به این ۵۱ بایت صفر باید مراحل را ادامه داد. شکل ۲-۶ فرمت دنباله ارسالی بعد از انجام کدینگ خارجی را نشان میدهد.

شکل ۲- ۶: دنباله ارسالی بعد از کدینگ خارجی
در ادامه اینترلیوینگ خارجی (convolutional interleaving) با عمق ۱۲ به صورت بایتی مطابق شکل ۲-۷ بر روی بستههای کد شده انجام میشود. اینترلیور شامل ۱۲ شاخه میباشد که هر شاخه jام باید به صورت یک شیفت رجیستر First-In, First-Out با عمق j×M عمل کند (M=204/12=17). برای حفظ همزمانی بایت sync و باید همواره در شاخه صفر ارسال شوند. شکل ۲-۸ فرمت دنباله خروجی حاصل اینترلیوینگ خارجی را نشان میدهد. دیاینترلیور مانند اینترلیور اما با شماره شاخههای برعکس عمل میکند [۱۹].

شکل ۲-۷: بلوک دیاگرام اینترلیوینگ خارجی و دیاینترلیوینگ

شکل ۲-۸: دنباله ارسالی بعد از اینترلیوینگ خارجی
۲-۲-۵- کدینگ داخلی

برای کدینگ داخلی از کد کانولوشن مادر با نرخ ۲/۱ و کدهای کانولوشن پنچر شده با نرخهای ۳/۲، ۴/۳، ۶/۵ و ۸/۷ استفاده میشود که این امرکمک به انتخاب نرخ مناسب، وابسته به میزان تصحیح و بیت ریت مورد نظر میکند. چند جملهای مولد کد مادر برای خروجیهای X و Y به ترتیب به صورت G1=171OCT و G2=133OCT تعریف میشود که X و Y دو خروجی رمزگذار کانولوشن هستند. شکل ۲-۹ نشان دهنده ساختار کد کانولوشن مادر مورد استفاده در DVB-T با نرخ ۲/۱ میباشد. در جدول شماره ۲-۱ اطلاعات مربوط به کدهای کانولوشن مورد استفاده و رشته ارسالی آنها ارائه شده است [۱۹].

شکل ۲-۹: ساختار کد کانولوشن مادر با نرخ ۲/۱
جدول شماره ۲-۱: اطلاعات کد کانولوشن با نرخهای متفاوت

با توجه به جدول فوق X1 اول فرستاده میشود. در شروع یک ابر فریم (ابر فریم شامل ۴ فریم میباشد) مهمترین بیت sync یا باید به عنوان داده ورودی در شکل ۲-۹ استفاده شود. اولین بیت کد شده از سمبل (به صورت کانولوشنی) مربوط به X1 میباشد [۱۹].
۲-۲-۶- اینترلیوینگ داخلی

اینترلیوینگ داخلی در دو مرحله صورت میگیرد. ابتدا bit-wise interleaving (اینترلیوینگ بر روی بیت) و سپس symbol interleaving (اینترلیوینگ بر روی سمبل) انجام میشود که هر دو مرحله به صورت بلوکی پیاده سازی میشوند. در ادامه این دو مرحله را توضیح خواهیم داد [۱۹].

۲-۲-۶-۱- اینترلیوینگ داخلی روی بیتها

این مرحله فقط بر روی داده مفید اعمال میشود. دراین مرحله در حالت ارسال غیر سلسله مراتبی دنباله ورودی اینترلیور به v زیر دنباله تقیسم میشود (دی مالتی پلکسینگ). v برای مدولاسیونهای QPSK، ۱۶-QAM و ۶۴-QAM به ترتیب برابر ۲، ۴ و ۶ میباشد. در حالت ارسال سلسله مراتبی دنباله با اولویت بیشتر به ۲ زیردنباله و دنباله با اولویت کمتر به v-2 زیردنباله تقیسم میشود. شکل ۲-۱۰ روش تشکیل زیردنبالههای مذکور در این حالت را نشان میدهد. در این شکل بیتهای ورودی xdi در حالت غیر سلسله مراتبی طبق رابطه ۱ و در حالت سلسله مراتبی طبق روابط ۲و ۳ به بیتهای خروجی be,do نگاشته میشوند.

که در روابط فوق پارامترها به صورت زیر تعریف میشوند:
• xdi : ورودی دیمالتیپلکسر در حالت غیر سلسله مراتبی
• x’di: ورودی دیمالتیپلکسر با اولویت بیشتر
• x”di: ورودی با اولویت کمتر در حالت سلسله مراتبی
• di: شماره بیت ورودی
• be,do: خروجی دیمالتیپلکسر
• e: شماره رشته بیت دیمالتیپلکسر
• do: شماره رشته بیت در خروجی دیمالتیپلکسر
• mod: عملیات محاسبه باقیمانده صحیح
• div: عملیات تقسیم روی اعداد صحیح
برای مثال حاصل دیمالتیپلکس کردن دنباله ورودی در حالت غیر سلسله مراتبی برای مدولاسیونهای مختلف نگاشتهایی به صورت زیر خواهدبود:
جدول شماره ۲-۲-الف: حاصل نگاشت بیت در مدولاسیون QPSK
بیت اولیه
بیت حاصل نگاشت
x0
b0,0
x1
b1,0
جدول شماره ۲-۲-ب: حاصل نگاشت بیت در مدولاسیون ۱۶-QAM
بیت حاصل نگاشت
بیت اولیه
b0,0
x0
b2,0
x1
b1,0
x2
b3,0
x3
جدول شماره ۲-۲-ج: حاصل نگاشت بیت در مدولاسیون ۶۴-QAM
بیت اولیه
بیت حاصل نگاشت
x0
b0,0
x1
b2,0
x2
b4,0
x3
b1,0
x4
b3,0
x5
b5,0

شکل ۲-۱۰-الف: اینترلیوینگ داخلی در حالت غیر سلسله مراتبی برای مدولاسیون QPSK

شکل ۲-۱۰-ب: اینترلیوینگ داخلی در حالت غیر سلسله مراتبی برای مدولاسیون ۱۶-QAM

شکل ۲-۱۰-ج: اینترلیوینگ داخلی در حالت غیر سلسله مراتبی برای مدولاسیون ۶۴-QAM
مطابق شکل ۲-۱۰ هرکدام از زیر دنبالههای تولید شده به صورت جداگانه توسط یک اینترلیور بیتی مورد پردازش قرار میگیرند. حداکث
ر
تعداد اینترلیورهای مورد نیاز برابر با ۶ است و این بلوکها در شکل ۲-۱۰ با نام I0 تا I5 نمایش داده شدهاند. طول بلوکهای اینترلیوینگ برای تمام اینترلیورها یکسان و برابر ۱۲۶ بیت میباشد یعنی برای مود k2 دقیقاً ۱۲ باردر هر سمبل OFDM و برای مود k8 دقیقاً ۴۸ بار در هر سمبل OFDM پردازش بلوکی اینترلیوینگ بیتی انجام میشود. بردار ورودی به اینترلیور eام به صورت:

و بردار خروجی آن به صورت نشان داده میشود. رابطه بین بردار ورودی و خروجی نیز به صورت زیر تعریف میشود:

که در این رابطه فوق تابع تبدیل H برای اینترلیورهای مختلف متفاوت بوده و به صورت زیر تعریف میشود:

خروجی اینترلیورهای مورد استفاده با یکدیگر ادغام شده و بردارهای y`w را به صورت زیر تشکیل میدهند:

در شکل ۲-۱۱ روش تولید زیر دنبالهها در اینترلیوینگ داخلی در حالت ارسال سلسله مراتبی برای مدولاسیون ۶۴-QAM و ۱۶-QAM نشان داده شده است. همان طور که گفتیم در این حالت دنباله با اولویت بیشتر به ۲ زیردنباله و دنباله با اولویت کمتر به v-2 زیردنباله تقیسم میشود [۱۹].

شکل ۲-۱۱-الف: اینترلیوینگ داخلی در حالت سلسله مراتبی برای مدولاسیون ۱۶-QAM

شکل ۲-۱۱-ب: اینترلیوینگ داخلی در حالت سلسله مراتبی برای مدولاسیون ۶۴-QAM

۲-۲-۶-۲- اینترلیوینگ داخلی روی سمبلها

هدف از اینترلیوینگ سمبلی نگاشتن کلمههای v بیتی به دست آمده از مرحله قبل به حاملهای حاوی اطلاعات در هر سمبل OFDM است (میدانیم که تعداد حاملهای حاوی اطلاعات در هر سمبل OFDM در مود k2 برابر با ۱۵۱۲ و در مود k8 برابر با ۶۰۴۸ میباشد). برای این منظور ابتدا بردار Y’=(y’0, y’1,…, y’Nmax-1) تشکیل میشود و سپس بردار اینترلیو شده Y=(y0, y1,…, yNmax-1 ) از روی این بردار به صورت زیر به دست میآید. (Nmax تعداد حاملهای حاوی اطلاعات را نشان میدهد) [۱۹].

H(q) از الگوریتم زیر بدست میآید:

پارامترهای الگوریتم ارائه شده به صورت زیر تعریف میشوند:

واضح است که yq مشابه با یک کلمه v بیتی به صورت زیر است:

۲-۲-۷-Signal Constellation

در DVB-T از سیستم OFDM استفاده میشود. تمام حاملهای داده در یک فریم OFDM با استفاده از یکی از مدولاسیونهای QPSK، ۱۶-QAM و یا ۶۴-QAM مدوله میشوند. در شکل ۲-۱۲ نمایش مدولاسیونهای مذکور همراه با کد گری نشان داده شدهاند. مقادیر نقاط نمایش مدولاسیون که به صورت z ϵ {n +j m} نشان داده میشوند به شرح زیر است (این مقادیر برای حالت ارسال سلسله مراتبی یا غیر سلسله مراتبی یکسان است) [۱۹]:
• QPSK: n ∈ {-۱, ۱}, m ∈ {-۱, ۱}
• ۱۶-QAM: n ∈ {-۳, -۱, ۱, ۳}, m ∈ {-۳, -۱, ۱, ۳}
• ۶۴-QAM: n ∈ {-۷, -۵, -۳, -۱, ۱, ۳, ۵, ۷}, m ∈ {-۷, -۵, -۳, -۱, ۱, ۳, ۵, ۷}

شکل ۲-۱۲-الف: مدولاسیون QPSK با کد گری

شکل ۲-۱۲-ب: مدولاسیون ۱۶-QAM با کد گری

شکل ۲-۱۲-ج: مدولاسیون ۶۴-QAM با کد گری
۲-۲-۸- ساختار فریم OFDM

سیگنال ارسالی به صورت فریم سازماندهی میشود. هر فریم دارای طول زمانی TF بوده و متشکل از ۶۸ سمبل OFDM میباشد (از سمبل شماره صفر تا شماره ۶۷). هر ۴ فریم تشکیل یک ابر فریم را میدهند. هر سمبل OFDM در بازه زمانی TS ارسال میشود. TS از دو بخش Tu و ∆ تشکیل شده است. Tu زمان مربوط به ارسال اطلاعات (زمان مفید) و ∆ زمان مربوط به ارسال باند محافظ میباشد. باند محافظ یک کپی از قسمت انتهایی هر سمبل است که در ابتدای سمبل جهت کاهش اثر مخرب تداخل درون سمبلی قرار میگیرد. ∆ در واقع بخشی از Tu است، در استاندارد DVB-T نسبت Tu /∆ میتواند یکی از مقادیر ۴/۱، ۸/۱، ۱۶/۱ و یا ۳۲/۱ را اختیار کند. در جدول ۲-۳ علاوه بر مشخصات فریم ODFM، مقادیر ممکن برای Tu و ∆ در دو مود کاری k2 و k8 و در پهنای باندهای موجود در DVB-T نشان داده شده است. لازم به یادآوری است که تعداد حاملهای فعال در هر سمبل OFDM در مود k2 برابر ۱۷۰۵ و در مود k8 برابر ۶۸۱۷ بوده و شماره حاملها (k ϵ [Kmin,Kmax]) در مود k2 از Kmin=0 تا Kmax=1704 و در مود k8 از Kmin=0 تا Kmax=6816 میباشد. فاصله بین هر دو حامل مجاور برابر ۱/Tu و در نتیجه فاصله بین Kmin و Kmax برابر با (k-1)/Tu خواهد بود [۸-۱۹].
جدول شماره ۲-۳: مشخصات فریم OFDM و مقادیر ممکن برای Tu و ∆ در فریم OFDM

در جدول شماره ۲-۴ مقادیر ممکن برای TS در استاندارد DVB-T در هر دو مود کاری و در پهنای باندهای مجاز ارائه شده است [۱۹]:

جدول شماره ۲-۴-الف: مقادیر ممکن برای طول سمبل و زمان محافظ در پهنای باند ۶مگاهرتز

جدول شماره ۲-۴-ب: مقادیر ممکن برای طول سمبل و زمان محافظ در پهنای باند ۷مگاهرتز

جدول شماره ۲-۴-ج: مقادیر ممکن برای طول سمبل و زمان محافظ در پهنای باند ۸مگاهرتز

هر فریم OFDM علاوه بر دادهها، حاوی اطلاعات مرجع نیز میباشد که اطلاعات مرجع خود شامل ۳ قسمت میباشند:
۱- پایلوتهای پراکنده
۲- پایلوتهای پیوسته
۳- TPS21
پایلوتها که به دو دسته پیوسته۲۲ و پراکنده۲۳ تقسیم میشوند میتوانند برای سنکرونسازی فریمها، سنکرونسازی فرکانسی و زمانی، تخمین کانال و همچنین تعیین مود ارسالی در گیرنده مورد استفاده قرار گیرند. از حاملهای TPS نیز معمولاً برای ارسال اطلاعاتی در خصوص نوع مدولاسیون مورد استفاده، ارسال سلسله مراتبی، نرخ کدینگ داخلی، مود ارسالی و شماره فریم ارسالی در سوپر فریم استفاده میشود. در ادامه به توضیح بیشتر این قسمتها خواهیم پرداخت.
در شکل۲-۱۳ ساختار یک فریم OFDM نشان داده شده است [۸]:

شکل ۲-۱۳: ساختار فریم OFDM و محل پایلوتها
• پایلوتهای پیوسته و پراکنده:
ه
مان طور که در شکل مشخص است محل حاملهای پیوسته در تمام سمبلها یکسان است (به همین دلیل پایلوت پیوسته اتلاق میشوند) در حالی که این خصوصیت برای پایلوتهای پراکنده صادق نیست. فاصله بین پایلوتهای پراکنده در هر سمبل برابر با ۱۲ حامل است و پایلوتهای متناظر در دو سمبل مجاور در یک فریم به اندازه سه حامل از یکدیگر فاصله دارند. مدولاسیون مورد استفاده برای کلیه پایلوتها BPSK24 بوده و این پایلوتها باتوان قویتری نسبت به دادهها ارسال میشوند تا در برابر خطاهای احتمالی محفوظ باشند (۹/۱۶ برابر دادهها). مدولاسیون مورد استفاده برای پایلوتها به صورت زیر میباشد:

در روابط فوق m، l و k به ترتیب بیانگر شماره فریم، زمان سمبل و شماره حامل میباشد.
محل حاملهای پیوسته در هر سمبل در جدول شماره ۲-۵ ارائه شده است. محل پایلوتهای پراکنده نیز برای سمبل شماره ۱ (شماره سمبلها از صفر تا ۶۷ تغییر میکنند) شماره حاملهایی به صورت زیر میباشد:

قابل توجه است که p هر عدد صحیح غیر منفی میتواند باشد به شرطی که k از مقدار ماکزیمم خود تجاوز نکند [۱۹].
جدول شماره ۲-۵: محل پایلوتهای پیوسته در هر سمبل OFDM

همان طور که از جدول مشخص است هر سمبل OFDM در مود k2 حاوی ۴۵ پایلوت پیوسته و در مود k8 حاوی ۱۷۷ حامل پیوسته میباشد.
• TPSها:
TPSها حاوی اطلاعاتی به شرح زیر میباشند:
۱- نوع مدولاسیون
۲- زمان محافظ
۳- نرخ کدینگ داخلی
۴- نوع مود ارسالی (k2 یا k8)
۵- شماره فریم در سوپر فریم
۶- cell identification
محل حاملهای TPS در هر سمبل OFDM در جدول شماره ۲-۶ ارائه شده است. TPSها مانند پایلوتهای پیوسته مکانهایی از پیش تعیین شده دارند. هر سمبل OFDM یک بیت TPS را حمل میکند و هر بلوک TPS شامل ۶۸ بیت میباشد (یک بلوک TPS در یک فریم OFDM قرار داده شده است). از این ۶۸ بیت، یک بیت برای مقداردهی اولیه۲۵، ۱۶ بیت برای همزمانسازی، ۱۴ بیت برای تصحیح خطا۲۶ و ۳۷ بیت برای ارسال اطلاعات استفاده میشود که از ۳۷ بیت اطلاعاتی ۶ بیت صفر بوده و بقیه ۳۱ بیت حاوی اطلاعات

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *