DVB Technology

-101- สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

เราสามารถสรุปไดวาในระบบสงสัญญาณ DVB-T จะออกอากาศขอมูล 2 สวนใหญๆดวยกันคือ ขอมูลรายการ/บริการอยางหนึ่งกับขอมูลอางอิงอีกอยางหนึ่ง ทั้งนี้ขอมูลอางอิงซึ่งถูกฝากสงไปบน reference carrier นั้นถือเปนสิ่งที่จําเปนอยางยิ่งสําหรับเครื่องรับปลายทางเพราะมันจะบอกถึงวิธีการสกัดเอาสัญญาณตนฉบับ (เสียง, ภาพและ data) ออกมาแสดงผลทางหนาจอโทรทัศนไดอยางถูกตองตรงกันกับที่ออกอากาศ มาจากดานสง มีขอมูลอางอิงที่ใชงานในระบบทีวีดิจิตอล DVB-T อยู 3 ประเภทดวยกัน นัน่คือ scattered pilot, continual pilot และ Transmission Parameter Signalling (TPS) ขอมูลทั้ง 3 ประเภทนี้จะมจีํานวนและตําแหนงที่อยูบน OFDM symbol ที่แนนอน (กรณี continual pilot, TPS) หรือเปนไปตามเงื่อนไขที่ไดกําหนดไว โดยระบบ (สมการที่ 16 ในกรณี scattered pilot) ขณะที่คาระดับกําลังงานหรือ power level ของขอมูลอางอิง ก็จะมีมากกวา cell ที่เปนรายการ/บริการตามปรกติยกเวนแตในกรณีของ TPS ซ่ึงมีคา power level เทากัน 5.8 ภาค Frame Adaptation

เมื่อดูจากไดอะแกรมของระบบสง DVB-T ตามรูปที่ 21 จะเห็นไดวาเอาทพุทจากภาค Mapper ซ่ึงประกอบไปดวยขบวน data cell อยางหนึ่งกับเอาทพุทจากภาค Pilot & TPS Signals ที่เปน reference cell (ภายในเปนบติขอมูลอางอิง) อีกอยางหนึง่ทั้งหมดตางกเ็ดินทางเขาไปเปนอินพุทใหกับภาค Frame Adaptation กันทั้งสิ้นกอนที่จะออกมาพรอมมุงเขาสูขั้นตอนการสรางเปนสัญญาณ OFDM ตอไป

อีกทั้งเมื่อพิจารณาจากรูปที่ 65 ซ่ึงเปนกรณีของ 2k mode จะพบวาตาํแหนงที่อยูของบรรดา carrier ซ่ึงบรรทุก cell ประเภทเดียวกันนั้นกไ็มไดอยูรวมกนัเปนกลุมกอนโดยปราศจาก carrier ที่บรรจุ cell ประเภทอื่นมาแทรกเสียดวย ตัวอยางเชน ตรง OFDM symbol แรก (แถวบนสุด) data carrier จะเริ่มกินบริเวณตั้งแต carrier หมายเลข 1 ไปจนถึงหมายเลข 11 จากนัน้ก็ถูกคั่นกลางดวย scattered pilot carrier ตรงตําแหนงหมายเลข 12 แลวกลับมาเปน data carrier อีกครั้งบริเวณ carrier หมายเลข 13 - 23 carrier หมายเลข 24 จะเปน ที่อยูสําหรับ scattered pilot ตัวที่สอง...... (ดูรูปประกอบ) โดยธรรมชาติการวางตวัของ carrier ในลักษณะเชนนี้เกิดขึ้นกับกรณีของ 8k mode เชนเดยีวกัน

กับการที่มีอินพุทสองตัว (จาก Mapper และ Pilot & TPS Signals) รอเขากระบวนการสราง สัญญาณ OFDM และลักษณะการวางตวัของ carrier ที่ใชขนสง cell แบบตางๆในลักษณะกระจายไปตาม OFDM symbol ไมไดอยูรวมกันเปนกลุมกอนนี้เอง ที่ทําใหกอนที่อินพุททั้งสองจะเขาสูขั้นตอนการสราง เปนสัญญาณ OFDM ขึ้นมาจําเปนจะตองผานภาคๆหนึง่กอน โดยภาคนี้มีช่ือวา Frame Adaptation และมีหนาที่ในการจดัตําแหนงที่อยูใหกบับรรดา cell ทั้งที่เปน data cell จาก Mapper และ reference cell จาก Pilot & TPS Signals ใหอยูในตําแหนงสอดคลองกับโครงสรางสัญญาณ OFDM ที่ระบบ DVB-T ไดกําหนดไว เชน จากรูปที่ 65 ระบบไดกําหนดให carrier หมายเลข 0, 48, 54, …… ของแตละ OFDM symbol กรณี 2k mode รับผิดชอบบรรทุก cell ประเภท continual pilot ดังนั้น Frame Adaptation ก็จะตองจัดเรียงบรรดา cell ที่เขามาใหมทั้งหมดโดยวาง continual pilot ตัวแรกเปน cell ในตําแหนงแรก (ซ่ึงจะสอดคลองตรงกันกับ carrier


หมายเลข 0 ของสัญญาณ OFDM) หลังจากนั้น continual pilot ตัวถัดๆไปก็จะถูกวางใหอยูในตําแหนง 48 (ตรงกับ carrier หมายเลข 48), 54 (ตรงกับ carrier หมายเลข 54) , ...... ของขบวน cell ซ่ึงจะถูกสงออก สูภาคถัดไปเปนเชนนีไ้ปเรื่อยๆ อนึ่งสําหรับ cell ประเภทอืน่ๆที่เหลือ คือ scattered pilot cell, TPS cell และ data cell ก็จะถูกกระทําในลักษณะเชนเดียวกนั

จากอินพุททีเ่ปนขบวน cell รวม 2 ขบวนเขาสูภาค Frame Adaptation หลังจากทีก่ารจัดเรียง cell ทั้งหมดที่เขามาเสร็จสิ้นแลวเราจะไดเอาทพุทเปนขบวน cell เหลือเพียงขบวนเดยีว ภายในขบวนดังกลาว ก็จะมีทั้ง scattered pilot, continual pilot, TPS และ data cell อยูปะปนกันไปโดย cell ชนิดตางๆขางตนจะอยู ในตําแหนงทีท่ําใหเราไดสัญญาณ OFDM เปนไปตามมาตรฐานของระบบเมื่อมันผานการแปลงเปนสัญญาณ OFDM เรียบรอยแลว 5.9 ภาค OFDM

คําวา OFDM 21 ยอมาจาก “Orthogonal Frequency Division Multiplexing” โดยเปนเทคนิค การมัลติเพล็กซแบบแบงความถี่ที่ไดรับความนิยม, มีการนํามาประยุกตใชกนัอยางแพรหลายในเทคโนโลยี การสงกระจายเสียงระบบดจิิตอลทั้งฟากวทิยุและโทรทศัน เชน เทคโนโลยี DRM, IBOC ทางฝงวิทยุหรือแมแต ISDB-T ซ่ึงเปนทีวีดจิิตอลอีกสายพันธุหนึง่ที่มีในโลกกน็ําเอาหลักการของ OFDM ไปใชกับเทคโนโลยีของตนเชนเดยีวกัน

ทั้งนี้จุดเดนของหลักการ OFDM ที่ทําใหมนัไดรับการยอมรับตลอดจนมีการนําไปใชอยางกวางขวางกับเทคโนโลยกีารสงกระจายเสียงภาคพื้นดินระบบดจิิตอลก็คือ

• ใหสัญญาณทีม่ีความทนทานสูง (high robustness) ตอส่ิงรบกวน เชน narrow-band co-channel interference รวมไปถึงปรากฏการณ multipath effect • กระบวนการสรางสัญญาณ OFDM มีประสิทธิภาพการใชสเปคตรัมที่สูง (สัดสวนของคา บิตเรทตอปริมาณแบนดวิธใชงานที่สูง) • ยืดหยุนตอการปรับคาพารามิเตอรที่เกี่ยวของกับการมอดูเลชั่น ทั้งนี้ก็เพื่อใหสอดคลองกับ ความตองการของผูสงกระจายเสียงที่แตกตางกันไป • สนับสนุนการสรางโครงขายชนิดความถี่เดยีว (Single Frequency Network ; SFN) • การรับสัญญาณทําไดโดยใชสายอากาศแบบธรรมดาชนิด non-directional • สนับสนุนการรับสงสัญญาณในรูปแบบเคลื่อนที่ (mobile application)

21 ในเอกสารบางเลมเราจะเจอคําวา “COFDM” (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) แทนคําวา OFDM ทั้งนี้ ขอเรียนใหทราบวาจริงๆแลว COFDM กับ OFDM ก็คือสิ่งเดียวกันเพียงแตในบางครั้งที่ใชคําวา COFDM แทนก็เพื่อสื่อใหเห็นวาขอมูลที่นํามา เขากระบวนการนั้นเปนขอมูลที่ผานการเขารหัส (Coded data) มาแลวจากภาคกอนหนานี้


OFDM เปนระบบการมัลติเพล็กซชนิด “multi-carrier” กลาวคือใชสัญญาณคลื่นพาหหลายๆตัว ในการนําพาขอมูลที่ตองการสงไปยังปลายทางโดยบรรดาคลื่นพาหที่มีใชในระบบ OFDM นั้นก็เปนคลื่นพาห ที่มีลักษณะพิเศษแตกตางไปจากที่เคยมีในทีวีระบบอนาล็อก กลาวคือ เปนการรวมเอาคลื่นพาหชนิด narrow-band หลายๆตัวมาอยูดวยกันภายใน 1 ชองสัญญาณโทรทัศน (กวาง 6/7/8 MHz สําหรับกรณีของ ระบบ DVB-T) ทั้งนี้คล่ืนพาหแตละตัวจะมีความสัมพันธทางเฟสซึ่งกันและกันในรูปแบบที่เรียกวา “orthogonal” ที่สงผลใหพวกมันสามารถจะอยูภายในชองสัญญาณเดียวกันไดโดยปราศจากการรบกวนกันเอง อนึ่งบรรดาคลื่นพาหที่ปรากฏในกระบวนการสรางสัญญาณ OFDM นั้นจะถูกเรียกวา “subcarrier” แทนคําวา “carrier” ที่เคยใชกันมาในระบบทีวีอนาล็อก


รูปที่ 66 แสดงแนวคิดการมัลติเพล็กซชนิด multi-carrier ของ OFDM โดยเปนการรวมเอา subcarrier

หลายๆตัวเขามาไวในชองสัญญาณโทรทัศนเดียวกนั

ที่มา : เอกสารประกอบการฝกอบรมของสํานักสงเสริมและพัฒนางานเทคนิค กรมประชาสัมพันธ เร่ือง “Digital Transmission” , หนา 10


รูปที่ 67 แสดงการวางตําแหนงของบรรดา subcarrier ภายในชองสัญญาณเดียวกันดวยรูปแบบ orthogonal

ทําใหไมเกิดการรบกวนกนัเองระหวาง subcarrier เหลานั้น

จํานวน subcarrier ใน 1 ชองสัญญาณจะมากนอยแตกตางกันไปตามเทคโนโลยีที่นาํเอาหลักการ OFDM ไปใช สําหรับเทคโนโลยี DVB-T จํานวน subcarrier ใน 1 ชองสัญญาณจะมไีด 2 คาขึ้นกับระบบวาเปนชนิด 2k mode หรือ 8k mode

กรณีเปนระบบแบบ 2k mode จํานวน subcarrier ที่มีใน 1 ชองสัญญาณโทรทัศน (คา K ตามรูปที่ 67)จะอยูที่ 1,705 ตัว แตถาระบบชนิด 8k mode ถูกใชงานจํานวน subcarrier ดังกลาวจะเพิ่มขึ้นเปน 6,817 ตัว ตอหนึ่งชองสัญญาณ

รูปที่ 68 แสดงจํานวน subcarrier ทั้งหมดที่มีใน 1 ชองสัญญาณโทรทัศน DVB-T

กรณีของระบบประเภท 2k mode


รูปที่ 69 แสดงจํานวน subcarrier ทั้งหมดที่มีใน 1 ชองสัญญาณโทรทัศน DVB-T

กรณีของระบบประเภท 8k mode

บรรดา subcarrier เหลานี้จะถูกมอดูเลตเขากับขอมูลที่ตองการสงออกอากาศในขั้นตอนการสรางสัญญาณ OFDM ตอไป

ถึงตอนนี้เราไดทราบแลววา OFDM คืออะไร, ขอดีหรือจุดเดนของ OFDM มีอะไรบางตลอดจนทราบถึงหลักการของ OFDM วาเปนลักษณะ multi-carrier กลาวคือ ใชสัญญาณ subcarrier หลายๆตวั ในการนําพาขอมูลจากตนทางไปยังปลายทาง ทั้งนี้จํานวน subcarrier ที่ใชงานในระบบ DVB-T จะมากนอยแตกตางกันไปขึ้นกับวา ณ ขณะนั้นระบบทํางานดวยรูปแบบ 2k mode หรือ 8k mode

เนื้อหาถัดจากนี้จะขอกลับมาที่ระบบการสง DVB-T ตอเนื่องจากหัวขอที่แลวกัน เมื่อพิจารณาจากแผนผังระบบสงตามรูปที่ 21 จะเห็นไดวาภาค OFDM จะรับอินพุทจาก Frame Adaptation ทั้งนี้อยางที่ไดกลาวไวแลววาอินพุทดังกลาวก็คือบรรดา cell ทั้งหลาย (scattered, continual, TPS และ data cell) ซ่ึงผาน การจัดเรียงลําดับที่อยูเรียบรอยแลว

ขบวนของ cell ดังกลาวเมื่อเดินทางเขาสูภาค OFDM กระบวนการนําเอา cell เหลานั้นมาสรางเปนสัญญาณ OFDM ก็จะเกดิขึ้นโดยมีแนวคิดอธิบายไดตามรูปที่ 70


รูปที่ 70 บล็อกไดอะแกรมแสดงแนวคิดการสรางสัญญาณ OFDM โดยภาค OFDM

∑

การทํางานเพื่อสราง OFDM Symbol ขึ้นมา 1 ตัวจะเริ่มจากการรับเอา cell เขามาจํานวนหนึ่งซึ่งพอดีกับการสราง OFDM Symbol 1 ตัว (1,705 cell กรณี 2k mode และ 6,817 cell สําหรับกรณีของ 8k mode) (หมายเลข 1) ปอนเขาที่วงจร Serial to Parallel Converter (หมายเลข 2) เพื่อเปลี่ยนขบวนขอมูลขาเขาจาก สายเดียว (แบบอนุกรม)ไปเปนหลายสาย (แบบขนาน) จํานวนสายตรงขาออกจะเทากับ 1,705 สาย (2k mode) หรือ 6,817 สาย (8k mode) อยางใดอยางหนึ่ง

หลังจากนั้น cell แตละตัวในแตละสายก็จะถูกนําเขาไปมอดูเลตกับ subcarrier แตละตัวซ่ึงมีอยูดวยกันทั้งสิ้น K ตัว (K ความถี่ โดย K = 1,705 หรือ 6,817 แลวแตกรณี) จากรูปก็คือ subcarrier #0, subcarrier #1, …., subcarrier #(K-1) อนึ่งบรรดา subcarrier เหลานี้เปนตัวเดียวกันกับ subcarrier ที่ปรากฏ ตามรูปที่ 68 สําหรับ 2k mode และรูปที่ 69 สําหรับกรณี 8k mode

การมอดูเลต cell เขากับ subcarrier ขางตนใหผลลัพธเกิดเปน sub symbol (หมายเลข 3) ซ่ึงมีจํานวนเทากับ subcarrier ที่มีในระบบขณะนั้น กลาวคือ เปน sub symbol #0, sub symbol #1, sub symbol #2,…, sub symbol #(K-1) รวมทั้งสิ้น K ตัวพอดี ทั้งนี้ cell ใดจะถูกมอดูเลทเขากับ subcarrier ตัวไหนไดถูกกําหนดเอาไวลวงหนาแลวตั้งแตที่ภาค Frame Adaptation ซ่ึงรับผิดชอบจัดที่อยูใหกับแตละ cell ในขบวน

ตอมา sub symbol เหลานี้จะถูกจับมารวมตัวกันเกิดเปน OFDM Symbol 1 ตัว (หมายเลข 4) กระบวนการดงักลาวจะวนซ้ําไปเรื่อยๆเกิดเปนสัญญาณ OFDM ซ่ึงประกอบไปดวย OFDM Symbol หลายๆตัวเรียงตอเนื่องกนัไปตามตองการ


จากที่ไดอธิบายถึงองคประกอบของสัญญาณ OFDM ไปบางแลวในเนือ้หาหัวขอกอนๆ ณ โอกาสนี้จึงขออนุญาตสรุปถึงโครงสรางของสัญญาณกันอกีครั้งดงัมีรายละเอียดปรากฏตามรูปที่ 71

รูปที่ 71 แสดงโครงสรางของสัญญาณ OFDM ไลตั้งแตระดับ super frame ไปจนถึง OFDM symbol

ตัวแปร Tf แสดงความยาวของ 1 OFDM frame ซ่ึงภายในประกอบไปดวย OFDM symbol 68 ตัว ทั้งนี้ใน 1 OFDM symbol ยังสามารถแบงออกไดอีกเปน 2 สวน คือ สวนที่เปนผลลัพธจากรูปที่ 70 เรียกวา “useful part” ของ symbol มีความยาวทางเวลาเทากับ Tu กับอีกสวนหนึ่งคือ “Guard Interval” (GI) ยาว Tg ทั้ง 2 สวนรวมกันเกดิเปน 1 OFDM symbol ยาว Ts เพราะฉะนัน้เราจึงสรุปเปนความสัมพันธไดวา Ts = Tu + Tg สําหรับ Guard Interval ซ่ึงเปนเทคนิคอยางหนึ่งในการลดผลกระทบตอสัญญาณจากปรากฏการณ multipath effect จะมีการกลาวถึงกันในโอกาสตอไป อนึ่งในความเปนจริงแลวสัญญาณ OFDM ที่ไดมาจากกระบวนการตามรูปที่ 70 นั้นจะเปนสัญญาณซ่ึงมีเฉพาะสวน useful part (Tu) เทานั้น โดยสวนของ GI จะถูกนํามาประกอบเขาดวยกันในภายหลัง ตรงขั้นตอนของภาค Guard Interval Insertion ซ่ึงอยูถัดจากภาค OFDM นี้ไป คุณสมบัติของสัญญาณ OFDM ที่ไดจากภาคนี้ (ซ่ึงยังไมนับรวม GI) เปนไปตามที่แสดงไวใน ตาราง 7 - 9 สําหรับกรณใีชชองสัญญาณกวาง 6, 7 และ 8 MHz ตามลําดับ


ตารางที่ 7 แสดงคุณสมบตัิของสัญญาณ OFDM ในระบบ DVB-T ที่ความกวางชองสัญญาณเทากับ 6 MHz

OFDM Parameter 2k mode 8k mode

- จํานวน subcarrier ที่ใช (K) 1,705 6,817 - ลําดับต่ําสุดของ subcarrier (Kmin) 0 0 - ลําดับสูงสุดของ subcarrier (Kmax) 1,704 6,816 - ความยาวของ useful part (Tu) 298.67 µs 1,194.67 µs - ระยะหางทางความถี่ระหวาง subcarrier ที่อยูติดกนั (subcarrier spacing; 1/Tu)

3.35 kHz 0.84 kHz

- ระยะหางระหวาง subcarrier ลําดับที่ Kmin กับ Kmax ; (K-1)/Tu

5.71 MHz 5.71 MHz

ตารางที่ 8

แสดงคุณสมบตัิของสัญญาณ OFDM ในระบบ DVB-T ที่ความกวางชองสัญญาณเทากับ 7 MHz

OFDM Parameter 2k mode 8k mode - จํานวน subcarrier ที่ใช (K) 1,705 6,817 - ลําดับต่ําสุดของ subcarrier (Kmin) 0 0 - ลําดับสูงสุดของ subcarrier (Kmax) 1,704 6,816 - ความยาวของ useful part (Tu) 256 µs 1,024 µs - ระยะหางทางความถี่ระหวาง subcarrier ที่อยูติดกนั (subcarrier spacing; 1/Tu)

3.91 kHz 0.98 kHz


6.66 MHz 6.66 MHz


ตารางที่ 9 แสดงคุณสมบตัิของสัญญาณ OFDM ในระบบ DVB-T ที่ความกวางชองสัญญาณเทากับ 8 MHz

OFDM Parameter 2k mode 8k mode

- จํานวน subcarrier ที่ใช (K) 1,705 6,817 - ลําดับต่ําสุดของ subcarrier (Kmin) 0 0 - ลําดับสูงสุดของ subcarrier (Kmax) 1,704 6,816 - ความยาวของ useful part (Tu) 224 µs 896 µs - ระยะหางทางความถี่ระหวาง subcarrier ที่อยูติดกนั (subcarrier spacing; 1/Tu)

4.46 kHz 1.12 kHz


7.61 MHz 7.61 MHz

มาถึงตรงนี้ก็ไดเวลาสรุปกอนที่เราจะจบเนื้อหาของภาค OFDM กันดังตอไปนี้ ภาค OFDM เปนภาคซ่ึงรับอินพุทมาจาก Frame Adaptation โดยอินพุททีไ่ดมาก็คือขบวนของ cell ประเภทตางๆทั้ง data cell และ reference cell ที่ผานขั้นตอนการจัดเรียงตําแหนงกนัมาแลว ทั้งนี้ภาค OFDM จะรับเอาบรรดา cell ดังกลาวมาเขาสูขั้นตอนการสรางเปนสัญญาณ OFDM ดวยแนวคิดดังรูปที่ 70

สัญญาณ OFDM ที่ไดจากภาคนี้จะมีโครงสรางเปนไปตามรูปที่ 71 แตเนื่องจากระบบสง DVB-T มีทั้งที่เปนแบบ 2k mode และ 8k mode จําแนกตามจํานวน subcarrier ที่ใชในกระบวนการสราง สัญญาณ OFDM อีกทั้งระบบยังสนับสนุนการทํางานกับชองสัญญาณขนาดกวาง 6, 7 และ 8 MHz ดังนั้น การสรุปคุณสมบัติของสัญญาณจึงจําเปนตองมีการจําแนกเปนราย mode และตามแบนดวิธของชองดวยตามที่ปรากฏในตารางที่ 7 - 9

เอาทพุทจากภาค OFDM จะเปนขบวนสัญญาณ OFDM เดินเรียงกันไปเพื่อเขาสูภาค Guard Interval Insertion ตอไป

5.10 ภาค Guard Interval Insertion

ขบวนสัญญาณ OFDM จากภาค OFDM จะมุงหนาเขาสู Guard Interval Insertion เปนลําดับถัดไปเพื่อดําเนนิการอีกขั้นตอนหนึง่คือการแทรกสวนที่เรียกวา “Guard Interval” หรือ GI เขาไปตรงสวนหนา ของแตละ OFDM symbol เกิดเปนสัญญาณ OFDM โดยสมบูรณตามรูปที่ 71

Guard Interval ที่ถูกแทรกเขาตรงดานหนาของแตละ OFDM symbol นี้สงผลดีตอ symbol ในแงของความแข็งแรงทนทานตอคล่ืนประเภท indirect wave ในปรากฏการณ multipath effect ซ่ึงอาจเขามาบั่นทอน


เสถียรภาพการรับสัญญาณใหดอยลงไป ทั้งนี้ก็เนื่องมาจากเปนที่ทราบกันดีวาตามธรรมชาติของการสง กระจายเสียงดวยคล่ืนวิทยุนั้น สัญญาณที่วิ่งเขาเสาอากาศเครื่องรับ ณ เวลาหนึ่งๆ จะประกอบไปดวย direct wave (ในกรณีเกิด line of sight) กับ indirect wave จํานวนหนึ่งที่ไมสามารถคาดเดาคาเฟสและขนาด ของมัน ณ ชวงเวลาที่วิ่งเขาเสาอากาศไดโดยที่ indirect wave เหลานี้จริงๆแลวก็เปรียบไดกับสัญญาณ delay signal ของ direct wave นั่นเองเนื่องจากเปนสัญญาณที่มาจากแหลงเดียวกันแตเดินทางมาถึงจุดรับชากวา ทําใหสัญญาณผลลัพธที่เสาอากาศรับเกิดจากผลรวมของ direct wave และบรรดา indirect wave ที่วิ่งเขามายัง เสาอากาศ ณ ขณะนั้น

และอยางที่ไดกลาวไปแลววา indirect wave เหลานี้เปรียบไดกับ delay signal เพราะฉะนั้นผลรวมระหวาง direct wave กับ indirect wave จึงอาจจะมีการหักลางทางขนาดเกิดขึ้นอันเนื่องมาจากสัญญาณทั้งหมดไมไดมีเฟสที่ตรงกัน สงผลใหสัญญาณผลลัพธที่ไดเกิดการจางหาย (fade) และ/หรือ ผิดเพี้ยนไปจากสัญญาณตนฉบับ ในการสงกระจายเสียงระบบดิจิตอล DVB-T (ซ่ึงรวมถึงกรณีของเทคโนโลยีดิจิตอลแบบอื่นๆดวย) จะเรียกสิ่งที่เกิดขึ้นนี้วา “Intersymbol Interference” (ISI) เนื่องจากเกิดการรบกวนกันเองระหวาง OFDM symbol ใน direct wave กับ indirect wave

รูปที่ 72 การเกิด Intersymbol Interference (ISI) ในกรณีไมมกีารแทรก Guard Interval

เขาไปตรงบริเวณดานหนาของ OFDM symbol

การเกิด multipath effect เปนสิ่งที่ไมสามารถหลีกเลี่ยงได แตอยางไรก็ตามในเทคโนโลยีโทรทัศนระบบดิจิตอล DVB-T ก็ไดมีการออกแบบกลไกเพื่อบรรเทาการเกิด ISI อันเนื่องมาจาก delay signal ตามรูปที่ 72 เอาไวแลวซ่ึงก็คือ “Guard Interval” หรือ GI นั่นเอง

Guard Interval เปนกลไกตัวหนึ่งที่มีในเทคโนโลยีทีวีระบบดิจิตอล DVB-T เพื่อเอาไวใชลดโอกาสของการเกิด ISI จากสัญญาณ indirect wave โดยระบบสงจะทําการแทรก GI เอาไวตรงตําแหนงดานหนา ของ OFDM symbol แตละตัว ทั้งนี้ความยาวของ GI จะถูกระบุเปนเศษสวนของความยาว useful part ภายใน


symbol (Tu) และมีรวม 4 คาใหผูสงกระจายเสียงไดเลือกใช คือ 1/4 หรือ 1/8 หรือ 1/16 หรือ 1/32 เทา ของความยาว Tu โดยมีรายละเอียดตามตารางที่ 10 - 12

ตารางที่ 10 คาสัดสวนเทียบกับ useful part (Tu) และความยาวของ GI ที่มีใหเลือกใชในระบบ DVB-T จําแนกตาม Transmission mode (2k mode/8k mode), กรณีชองสัญญาณกวาง 6 MHz

Transmission mode

ความยาวของ GI (Tg)

ความยาวของ useful part (Tu)

สัดสวนของ GI ตอ useful part

(Tg/Tu)

ความยาวของ OFDM symbol โดยรวม (Ts = Tu + Tg)

74.67 µs 298.67 µs 1/4 373.3 µs 37.33 µs 298.67 µs 1/8 336 µs 18.67 µs 298.67 µs 1/16 317.3 µs

2k mode

9.33 µs 298.67 µs 1/32 308 µs 298.67 µs 1,194.67 µs 1/4 1,493.3 µs 149.33 µs 1,194.67 µs 1/8 1,344 µs 74.67 µs 1,194.67 µs 1/16 1,269.3 µs

8k mode

37.33 µs 1,194.67 µs 1/32 1,232 µs



Transmission mode




(Tg/Tu)


64 µs 256 µs 1/4 320 µs 32 µs 256 µs 1/8 288 µs 16 µs 256 µs 1/16 272 µs

2k mode

8 µs 256 µs 1/32 264 µs 256 µs 1,024 µs 1/4 1,280 µs 128 µs 1,024 µs 1/8 1,152 µs 64 µs 1,024 µs 1/16 1,088 µs

8k mode

32 µs 1,024 µs 1/32 1,056 µs


Transmission mode




(Tg/Tu)


56 µs 224 µs 1/4 280 µs 28 µs 224 µs 1/8 252 µs 14 µs 224 µs 1/16 238 µs

2k mode

7 µs 224 µs 1/32 231 µs 224 µs 896 µs 1/4 1,120 µs 112 µs 896 µs 1/8 1,008 µs 56 µs 896 µs 1/16 952 µs

8k mode

28 µs 896 µs 1/32 924 µs


Guard Interval หรือ GI จะชวยลดโอกาสของการเกิด ISI เนื่องจากปรากฏการณ multipath ไดดังนี้ สมมติวาดวย multipath effect ทําใหเกิดคลื่นวิ่งเขาเสาอากาศรับรวม 2 ชุด คือ direct wave และ indirect หรือ reflected wave ตามรูปที่ 73

รูปที่ 73 แสดงกลไก GI ซ่ึงชวยลดโอกาสการเกิด ISI อันเนื่องมาจาก direct และ indirect wave

วิ่งเขาสายอากาศรับไมพรอมกัน

เนื่องจาก indirect wave ถือเปน delay signal ของ direct wave เพราะฉะนั้นถาไมมี GI แทรกเขามาตรงตําแหนงดานหนา symbol แตละตัวแลว ตรงตําแหนงเลข 1 (ดูรูปที่ 73 ประกอบ) จะเกิดปรากฏการณ ISI นั่นคือ symbol Y ของ indirect wave จะไปรบกวน symbol Z ของ direct wave ทําใหสัญญาณที่รับไดมีคุณภาพไมดีหรืออาจจะรับไมไดเลย แตดวยการแทรก GI เขาไปยังสวนเริ่มตนของ symbol period (Ts) จะทําใหเมื่อเครื่องรับตรวจพบวาขอมูล ณ ขณะนั้นเปน GI มันก็จะทําการปด (OFF) ตัวเองชั่วคราวนานเทากับชวงความยาวของ GI (ชวงเวลาดังกลาวจะนอยมากจนประสาทสัมผัสของมนุษยไมสามารถรูสึกถึงความผิดปรกติที่เกิดขึ้นได) นั่นหมายถึง ตรงจุด 1 ซ่ึง symbol Y ควรจะตองไปกวน symbol Z ในความเปนจริงก็จะไมเกิดขึ้นเพราะวาชวงนั้นเครื่องรับปดตัวเองอยู และจะกลับมาเปดตัวเองอีกครั้งเมื่อส้ินสุดชวงเวลาของ GI เพื่อรับ symbol Z มาประมวลผล เปนลําดับถัดไป การทํางานในลักษณะเชนนี้จะดําเนินไปอยูตลอดทําใหลดโอกาสที่จะเกิดปรากฏการณ ISI ซ่ึงถือเปนอุปสรรคอยางหนึ่งในการรับสัญญาณ ถึงกระนั้น GI ก็แคชวย “ลดโอกาส” ที่จะเกิด ISI เทานั้น โดยตัวมันเองยังมีขอจํากัดในการจัดการกับ delay signal ที่เกิดขึ้น กลาวคือ ถา indirect wave ที่เขามาเกิด delay ออกไปจาก direct wave มากกวา ความยาวของ GI เมื่อนั้น GI ที่มีอยูก็จะไมสามารถรับมือกับการเกิด ISI ไดอีกตอไป


รูปที่ 74 เมื่อ indirect wave เกิดการ delay ออกไปมากเกินกวาความยาวของ GI เมื่อนั้นกลไก Guard Interval

ก็จะไมสามารถใชแกปญหาการเกิด ISI ไดอีก

ถึงแมคา GI เทากับ 1/4 เทาของ Tu จะมีความสามารถในการจัดการกับ delay signal ไดมากที่สุด (เนื่องจากจะให GI ที่ยาวที่สุด) และความสามารถดังกลาวจะแยที่สุดเมื่อสัญญาณทํางานดวย GI เปน 1/32 เทาของ Tu ก็ตาม แตเมื่อพิจารณาถึงอัตราสวนความยาวระหวาง GI กับขอมูลที่สงออกอากาศ (คาของ Tg/Tu ในตารางที่ 10 - 12) ซ่ึงสื่อความหมายโดยนัยถึงคุณภาพของสัญญาณที่ออกอากาศแลวจะพบวาสัญญาณ ที่ออกอากาศดวย GI = 1/32 กลับมีคุณภาพดีที่สุดเนื่องจากประกอบไปดวยขอมูลที่ตองการออกอากาศมากถึง 97% โดยประมาณของความยาว 1 OFDM symbol (Ts) คุณภาพสัญญาณจะลดลงเรื่อยๆเมื่อเปลี่ยนคา GI ไปเปน 1/16 และ 1/8 โดยสัญญาณจะมีคุณภาพต่ําที่สุดเมื่อออกอากาศโดยใช GI = 1/4 ดวยปริมาณขอมูลออกอากาศเพียง 75% เทานั้น จากขอสรุปถึงแนวโนมของคุณภาพสัญญาณตลอดจนความสามารถในการจัดการกับ delay signal เมื่อพิจารณาจากความยาวของ GI ที่นํามาใชดังขางตน จะเห็นไดวาแนวโนมของคุณภาพจะสวนทางกับความสามารถในการจัดการ delay signal อยูตลอด จะไมมีคา GI ใดๆเลยซึ่งจะใหทั้งคุณภาพสัญญาณและ การจัดการ delay signal ที่ดีที่สุดพรอมๆกันได ประเด็นการเลือกใชคา GI ที่เหมาะสมจึงถือเปนประเด็นสําคัญ ที่ผูสงกระจายเสียงไมควรจะมองขามดวยการมองหาจุดสมดุลที่ตองการระหวางคุณภาพสัญญาณกับระดับ การจัดการ delay signal อันเนื่องมาจาก indirect wave ภายใตสภาพแวดลอมการสงกระจายเสียงที่กําลังเผชิญ นอกจาก GI จะชวยจดัการกับ delay signal ในกรณี multipath effect แลว เมือ่นําไปใชรวมกับหลักการของ OFDM ที่ไดอธิบายไปกอนหนานีก้็ยังมีสวนสนับสนุนการสรางโครงขายแบบ 1 ความถี่ หรือ SFN ไดอีกดวย ในการนําเอาแนวคิดของ GI และ OFDM มาใชประกอบการสรางโครงขายมีอยูประเด็นหนึ่ง ที่นาสนใจก็คือคําถามที่วาสถานีภายในเครือขายนั้นจะตั้งหางกันไดมากที่สุดเทาไหร เนื่องจากสิ่งนี้สงผล


)1056()103( 68 −×××=s

)10224()103( 68 −×××=s

โดยตรงตอขนาดของเครือขาย ทั้งนี้ตามขอมูลจาก Wikipedia ซ่ึงเปนสารานุกรมแบบออนไลน (http://en.wikipedia.org) ไดระบุเอาไววามีกฎอยางงายๆ (rule of thumb) อยูขอหนึ่งที่ใชกําหนดระยะหางสูงสุดระหวางสถานีภายในเครือขาย SFN โดยมีเนื้อความสรุปไดวา “ระยะหางสูงสุดระหวางสถานีภายในเครือขาย SFN จะมีคาเทากับระยะทางที่สัญญาณเดินทางไปไดภายในชวงเวลาของ Guard Interval” เราลองมาขยายความกฎขอนี้กัน สมมติวามีสถานีอยูจํานวนหนึ่งออกอากาศสัญญาณ DVB-T ดวยความถี่เดียวกันเกิดเปนโครงขาย SFN โครงขายนี้ไดนําเอาแนวคิดของ OFDM และ GI มาใชโดยคา GI ที่เลือกคือ 1/4 ระบบสงทํางาน ในรูปแบบ 2k mode ดวยความกวางชองสัญญาณหรือแบนดวิธเทากับ 8 MHz โดยอาศัยตารางที่ 12 เราจะไดความยาวของ GI เทากับ 56 µs สัญญาณ DVB-T เดินทางในอากาศดวยความเร็วประมาณ 3 x 108 เมตร/วินาที ดังนั้น ในระยะเวลานาน 1 ชวงของ GI (56 µs) สัญญาณจะเดินทางไดเปนระยะทาง s = ความเร็ว x ระยะเวลา -------- (17)

kms 8.16= ซ่ึงหมายความวาถาระบบที่ทํางานเปนแบบ SFN มีคุณสมบัติดังขางตนแลว บรรดาสถานีภายในโครงขายดังกลาวจะตั้งอยูหางกันไดมากที่สุด 16.8 กิโลเมตร

ลองมาดูกันอีกตัวอยางหนึ่งแตคราวนี้กําหนดใหระบบสงเปนชนิด 8k mode บาง ใชคา GI และแบนดวิธเปน 1/4 และ 8 MHz เหมือนเดิม จากตารางที่ 12 จะพบวา GI กรณีนี้ยาว 224 µs ดังนั้นสถานี ในโครงขายจึงตั้งหางกันไดมากที่สุด (s) เทากับระยะทางที่สัญญาณเดินทางไปไดภายในเวลา 224 µs นั่นคือ

-------- (18)

kms 2.67= เมื่อเปรียบเทียบผลลัพธของทั้ง 2 ตัวอยาง (สมการที่ 17, 18) จะเห็นไดวาเมื่อเปลี่ยน mode

การทํางานของระบบสงจาก 2k mode ไปเปน 8k mode จะทําใหสถานีภายในเครือขาย SFN ตั้งหางกัน ไดมากขึ้นซึ่งสงผลตามมาถึงการไดขนาดของเครือขายที่ใหญขึ้น ดังนั้น 8k mode จึงเปน mode การทํางาน ที่เหมาะสมสําหรับการสรางโครงขาย SFN ขนาดใหญโดยสามารถรองรับการสรางโครงขายขนาดเล็กไดดวย ในขณะที่ระบบชนิด 2k mode เหมาะกับโครงขาย SFN ขนาดเล็กมากกวา ขอเท็จจริงนี้สอดคลองกับสิ่งที่ไดอธิบายไวในหัวขอที่ 3 อนึ่งถาระบบใช GI ที่ส้ันลงจะสงผลใหสถานีในโครงขาย SFN ตองตั้งใกลกันมากขึ้น


⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

×= ∑∑ ∑∞

= = =0

67

0,,,,

2max

min

)(Re)(m l

K

Kkklmklm

tfj tCets c ψπ

แตอยางไรก็ตาม rule of thumb ดังกลาวก็เปนเพียงหลักการอยางหยาบๆเทานั้น ในความเปนจริงสถานีในโครงขาย SFN หนึ่งๆจะตั้งหางจากกันไดมากเพียงไรยังตองพิจารณาเพิ่มเติมจากปจจัยอ่ืนๆประกอบดวย สรุปวา Guard Interval หรือ GI ถือเปนเครื่องมือตัวหนึ่งที่มีในระบบสงกระจายเสียง DVB-T โดยเปนสิ่งที่ถูกออกแบบมาเพื่อไวใชรับมือกับ multipath effect อันถือเปนอุปสรรคสําคัญตัวหนึ่งในการรับสงสัญญาณออกอากาศ ระบบสง DVB-T มีคา GI ใหผูสงกระจายเสียงไดเลือกใชอยูหลายคาดวยกันทั้งนี้คา GI ที่เลือกใชจะสงผลกระทบตอคุณสมบัติของสัญญาณออกอากาศใน 2 เร่ืองใหญๆ คือ ความสามารถในการรับมือกับ delay signal กับคุณภาพของสัญญาณซึ่งแนวโนมของทั้ง 2 ส่ิงดังกลาวจะเดินทางสวนกันอยูตลอด โดยการประยุกตใชเทคนิค OFDM รวมกับ GI นําไปสูความเปนไปไดของการสรางโครงขายชนิด Single Frequency Network หรือ SFN ไวใชงาน ทั้งนี้การใชคา GI ที่ยาวขึ้นจะทําใหเราไดระยะหางสูงสุดระหวางสถานีภายในโครงขายเพิ่มมากขึ้นสงผลตอมาถึงขนาดของโครงขายโดยรวมที่ใหญขึ้น

ผลลัพธสุดทายที่ไดจาก Guard Interval Insertion ก็คือ ขบวนสัญญาณ OFDM ที่มี GI แทรกเขามาตรงสวนหนาของ symbol เกิดเปนสัญญาณ OFDM โดยสมบูรณพรอมเดินทางเขาสูภาคถัดไป 5.11 ภาค D/A และ Front End ขบวนสัญญาณ OFDM เมื่อเดินทางออกจากภาค Guard Interval Insertion แลวก็จะเขารับ การประมวลผลตอโดย D/A หนาที่ของ D/A กลาวโดยสรุป ก็คือ การทํา frequency up-conversion ใหกับขบวนสัญญาณดวยการมอดูเลต (modulate) มันเขากับ main carrier เพื่อยก (shift) ความถี่ของสเปคตรัมสัญญาณจากที่เปน baseband ใหเขาสูยาน VHF/UHF หลังจากที่ผานขั้นตอนของ D/A แลวสัญญาณที่ไดก็เกือบจะพรอมออกอากาศแลวโดยเหลือแตเพียงขั้นตอนของการขยายกําลังสงใหเหมาะสมเทานั้นซึ่งเปนภาระของภาค Front End ที่จะตองดําเนินการ หลังจากนั้นจึงปอนสิ่งที่ไดเขาสูระบบสายอากาศเพื่อสงแพรภาพเปนอัน เสร็จสิ้น

ผลลัพธของขั้นตอนการทํา frequency up-conversion ทําใหเราไดสัญญาณ DVB-T ซ่ึงมีหนาตา ทางคณิตศาสตรเปนดังนี ้

-------- (19)


⎪⎩

⎪⎨⎧

×+×+≤≤××+=××−×−−

′

otherwiseTmltTmlet SS

TmTlTtTkj

klm

SSgU

0)168()68()(

))68()((2

,,

π

ψ

โดยที ่ k หมายเลขบอกลําดับของ subcarrier เชน k = 0 หมายถึง subcarrier หมายเลข 0 l หมายเลขบอกลําดับของ OFDM symbol m หมายเลขบอกลําดับของ OFDM frame Kmin หมายเลขบอกลําดับ subcarrier ตัวแรกภายใน OFDM symbol (Kmin = 0) Kmax หมายเลขบอกลําดับ subcarrier ตัวสุดทายภายใน OFDM symbol (Kmax= 1,704 กรณีระบบแบบ 2k mode และ Kmax = 6,816 ในกรณีของระบบชนิด 8k mode) TU ความยาวสวน useful part ของ OFDM symbol และคาสวนกลับของมัน (1/TU) จะเทากับระยะหางทางความถี่ระหวาง subcarrier ที่อยูติดกันในชองสัญญาณ (subcarrier spacing) Tg ความยาวของ Guard Interval TS คาความยาวโดยรวมของ OFDM symbol ทั้งนี้ TS = TU + Tg fc คาความถี่กลาง (center frequency) ของชองสัญญาณยาน VHF/UHF k’ ตําแหนงของ subcarrier เทียบกับ subcarrier ตัวที่อยูตรงกลางชองสัญญาณ, k’ = k - (Kmax + Kmin)/2 cm,0,k cell ที่ถูกมอดูเลตเขากับ subcarrier หมายเลข k ภายใน OFDM symbol หมายเลข 0 ซ่ึงอยูภายใต OFDM frame หมายเลข m cm,1,k cell ที่ถูกมอดูเลตเขากับ subcarrier หมายเลข k ภายใน OFDM symbol หมายเลข 1 ซ่ึงอยูภายใต OFDM frame หมายเลข m ……... cm,67,k cell ที่ถูกมอดูเลตเขากับ subcarrier หมายเลข k ภายใน OFDM symbol หมายเลข 67 ซ่ึงอยูภายใต OFDM frame หมายเลข m ψm,l,k subcarrier ซ่ึงถูกมอดูเลตเขากับ cell ในกระบวนการสรางสัญญาณ OFDM

6. คุณภาพของสญัญาณในระบบ DVB-T

สัญญาณ DVB-T ที่ผานการประมวลผลเรื่อยมาตั้งแตภาค Coder ไปจนถึง D/A และ Front End เปนลําดับสุดทายกอนทีจ่ะถูกสงออกอากาศไปนั้นจะมคีุณภาพ (บอกในรูปของบติเรท; bit rate) ที่แตกตางออกไปไดหลายระดับ สาเหตุที่เปนเชนนี้ก็เพราะวาภายในระบบสง DVB-T มีพารามิเตอรอยูหลายตัวที่สงผลกระทบตอคุณภาพของสัญญาณ อาทิเชน คา code rate ที่เลือกใช, รูปแบบมอดูเลชั่นที่ใชในภาค Mapper เปนตน


ส่ิงนี้เองที่เปนเครื่องสะทอนใหเห็นถึงความยืดหยุนตอการทํางานที่ระบบมีให ผูสงกระจายเสียงจะมีทางเลือกมากขึ้นในการปรับแตงคุณสมบัติของสัญญาณผานทางชุดพารามิเตอรดังกลาวเพื่อใหไดสัญญาณ ซ่ึงสอดคลองกับสภาพแวดลอมการสงกระจายเสียงที่ตนกําลังเผชิญอยู โดยทั่วไปการปรับแตงดังกลาวจะสงผลกระทบตอสัญญาณใน 2 เร่ืองใหญๆ คือ คุณภาพ (quality) และความแข็งแรงทนทานตอส่ิงรบกวนในอากาศ (robustness) อนึ่งคุณสมบัติทั้ง 2 ตัวนี้มักจะเดินสวนทางกันเสมอ (เมื่อคุณภาพดีขึ้น, ความทนทานจะลดต่ําลง หรือ เมื่อคุณภาพต่ําลง, ความแข็งแรงทนทานจะเพิ่มสูงขึ้น) จึงเปนหนาที่ของผูสงกระจายเสียงที่จะตองคนหาวาในกรณีของตนจุดสมดุลระหวางคุณภาพและความทนทานของสัญญาณนั้นอยูตรงไหน

คุณภาพของสัญญาณออกอากาศในระบบ DVB-T ไดถูกแสดงไวตามตารางที่ 13 - 15 ในรูปของ “useful bit rate” ซ่ึงหมายถึงเปนปริมาณบิตตอวินาทีของบิตขอมูลภาพ, เสียง รวมถึง data ที่เกี่ยวของลวนๆ ไมมีขอมูลสวนอื่น เชน บิตสําหรับทํา FEC, สวนที่เปน GI เขามาปะปน


ตารางที่ 13 คา useful bit rate22 (Mbit/s) ของสัญญาณ DVB-T ที่สงออกอากาศ จําแนกตามคา Guard Interval,

รูปแบบการมอดูเลชั่น, และ code rate ที่เลือกใช กรณีระบบเปนแบบ non-hierarchy และใชแบนดวิธกวาง 6 MHz

Guard Interval Modulation Code rate

1/4 1/8 1/16 1/32 1/2 3.732 4.147 4.391 4.524 2/3 4.976 5.529 5.855 6.032 3/4 5.599 6.221 6.587 6.786 5/6 6.221 6.912 7.318 7.540

QPSK

7/8 6.532 7.257 7.684 7.917 1/2 7.465 8.294 8.782 9.048 2/3 9.953 11.059 11.709 12.064 3/4 11.197 12.441 13.173 13.572 5/6 12.441 13.824 14.637 15.080

16QAM

7/8 13.063 14.515 15.369 15.834 1/2 11.197 12.441 13.173 13.572 2/3 14.929 16.588 17.564 18.096 3/4 16.796 18.662 19.760 20.358 5/6 18.662 20.735 21.955 22.620

64QAM

7/8 19.595 21.772 23.053 23.751 หมายเหต ุ: ในกรณีของระบบชนิด hierarchy การหาคา useful bit rate แบงออกไดดังนี้

- useful bit rate ของขบวน HP bit : อานคาจากแถวของ QPSK - useful bit rate ของขบวน LP bit ในกรณี 16QAM : อานคาจากแถวของ QPSK - useful bit rate ของขบวน LP bit ในกรณี 64QAM : อานคาจากแถวของ 16QAM

ที่มา : เอกสาร ETSI หมายเลข EN 300 744 v1.5.1 - Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television

22 คา useful bit rate ที่ระบุในตารางที่ 13 - 15 เปนคาโดยประมาณ


ตารางที่ 14 คา useful bit rate (Mbit/s) ของสัญญาณ DVB-T ที่สงออกอากาศ จําแนกตามคา Guard Interval,



1/4 1/8 1/16 1/32 1/2 4.354 4.838 5.123 5.278 2/3 5.806 6.451 6.830 7.037 3/4 6.532 7.257 7.684 7.917 5/6 7.257 8.064 8.538 8.797

QPSK

7/8 7.620 8.467 8.965 9.237 1/2 8.709 9.676 10.246 10.556 2/3 11.612 12.902 13.661 14.075 3/4 13.063 14.515 15.369 15.834 5/6 14.515 16.127 17.076 17.594

16QAM

7/8 15.240 16.934 17.930 18.473 1/2 13.063 14.515 15.369 15.834 2/3 17.418 19.353 20.491 21.112 3/4 19.595 21.772 23.053 23.751 5/6 21.772 24.191 25.614 26.390

64QAM





ตารางที่ 15 คา useful bit rate (Mbit/s) ของสัญญาณ DVB-T ที่สงออกอากาศ จําแนกตามคา Guard Interval,



1/4 1/8 1/16 1/32 1/2 4.98 5.53 5.85 6.03 2/3 6.64 7.37 7.81 8.04 3/4 7.46 8.29 8.78 9.05 5/6 8.29 9.22 9.76 10.05

QPSK

7/8 8.71 9.68 10.25 10.56 1/2 9.95 11.06 11.71 12.06 2/3 13.27 14.75 15.61 16.09 3/4 14.93 16.59 17.56 18.10 5/6 16.59 18.43 19.52 20.11

16QAM

7/8 17.42 19.35 20.49 21.11 1/2 14.93 16.59 17.56 18.10 2/3 19.91 22.12 23.42 24.13 3/4 22.39 24.88 26.35 27.14 5/6 24.88 27.65 29.27 30.16

64QAM




ตัวอยางเชน ในระบบชนิด non-hierarchy, ใชแบนดวิธกวาง 8 MHz, GI = 1/16, Mapper ทํางานแบบ 16QAM และเลือกใช code rate = 2/3 สัญญาณที่ออกจากระบบดังกลาวจะมี useful bit rate เทากับ 15.61 Mbit/s


แตถาเปลี่ยนเงือ่นไขใหมวาระบบขางตนเปนชนิด hierarchy แทนโดยพารามิเตอรอ่ืนเหมือนเดมิ ทุกประการ คา useful bit rate ของ HP bit จะไดจากแถวของ QPSK โดยมีคาเปน 7.81 Mbit/s ขณะที ่ useful bit rate ของ LP bit จะตองไปอานจากแถวของ QPSK ดวย (เนื่องจากตวัอยางให Mapper ทํางานแบบ 16QAM) โดยคา useful bit rate ของ LP bit จะมีคาเทากบั 7.81 Mbit/s เหมือนกับกรณีของ HP bit อนึ่งปริมาณ useful bit rate รวมที่ไดก็คือ 7.81 + 7.81 = 15.61 โดยประมาณซึ่งเทากับกรณีของระบบประเภท non-hierarchy ขางตน

เมื่อลองสังเกตทิศทางของขอมูลตามตารางที่ 13 - 15 ก็จะพบวาคา useful bit rate มีแนวโนมเพิ่มขึ้นเมื่อเราเปลี่ยนคาพารามิเตอรตัวหนึ่งตัวใดหรือหลายตวัพรอมๆกัน ดังตอไปนี ้

• เปลี่ยนคา GI ที่ใชจาก 1/4 -> 1/8 -> 1/16 -> 1/32 • เปลี่ยนมอดูเลชั่นที่ใชจาก QPSK -> 16QAM -> 64QAM • เปลี่ยน code rate ที่ใชจาก 1/2 -> 2/3 -> 3/4 -> 5/6 -> 7/8 สรุปวาระบบ DVB-T ไดใหความยืดหยุนตอการทํางานแกผูสงกระจายเสียงเปนอยางดี

ดวยพารามิเตอรการทํางานที่สามารถปรับแตงคาได ส่ิงนี้สงผลตอไปถึงคุณสมบัติสัญญาณในแงของคุณภาพตลอดจนความทนทานตอส่ิงรบกวนของรายการ/บริการที่มีไดหลายระดับ ดวยขอเท็จจริงดังกลาวทําใหหนาที่ของผูสงกระจายเสียงจึงเหลือแต เพียงการหาใหไดวาคุณสมบัติของสัญญาณแบบใดเหมาะสมที่ สุด กับสภาพแวดลอมการแพรภาพที่ตนทํางานอยูดวย

7. บทสงทาย

จากที่ไดอธิบายมาตั้งแตตนจะเห็นไดวา เทคโนโลยีโทรทัศนสายพันธุดิจิตอลอยาง DVB-T มีรายละเอียดการทํางานของระบบสงที่คอนขางแตกตางไปจากทีวีในระบบอนาล็อกเดิมเปนอยางมาก นอกเหนือไปจากการใชภาค coder เพื่อแปลงและเขารหัสขอมูลตนฉบับจากอนาล็อกใหเปนบิตดิจิตอลแลว ก็ยังมีเทคนิคการประมวลผลสัญญาณรูปแบบใหมๆที่ถูกนํามาประยุกตใช อาทิเชน การสลับตําแหนงขอมูล (interleaving) ทั้งในระดับไบตและบิตขอมูล, การเขารหัสแบบ punctured convolutional เพื่อการตรวจจับ และแกไขขอผิดพลาดของขอมูลตรงปลายทางที่เราเรียกแนวคิดแบบนี้วา Forward Error Correction (FEC) หรือแมแตเทคนิคการแปลงบิตขอมูลใหเปนสัญญาณ OFDM กอนสงออกอากาศเพื่อลดผลกระทบดานลบ จากสัญญาณรบกวนและปรากฏการณ multipath effect ความแตกตางที่เกิดขึ้นในระบบสงสัญญาณขางตนไดนํามาสูความแตกตางของรายการรวมถึงบริการที่มีในทีวีดิจิตอล DVB-T เปนผลตามมา ทั้งนี้ความตางดังกลาวจําแนกออกไดเปน 2 ประเด็น ประเด็นแรกก็คือคุณภาพตลอดจนอรรถรสของการรับชมรายการที่เปลี่ยนไปในทางที่ดีขึ้น ขณะที่ประเด็นที่ 2 เปนเรื่องของ


การปรากฏตัวบนหนาจอทีวีตอหนาผูชมเปนครั้งแรกของบริการเสริม อาทิเชน interactive TV, datacasting ทั้งนี้ดวยลักษณะ, รูปแบบของรายการ/บริการที่เปลี่ยนไปดังกลาวไดชวยเพิ่มคุณคาของเครื่องรับโทรทัศน ใหมีมากขึ้นกวาเดิม โทรทัศนในอนาคตจึงไมไดเปนเพียงอุปกรณสําหรับรับเอารายการมาแพรภาพ แตเพียงอยางเดียวเหมือนที่เคยเปนมาอีกตอไป

-------------------------------------------------------

Documents

DVB Technology