Dvb Technology

-101-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

เราสามารถสรุปไดวาในระบบสงสัญญาณ DVB-T จะออกอากาศขอมูล 2 สวนใหญๆดวยกันคือ ขอมูลรายการ/บริการอยางหนึ่งกับขอมูลอางอิงอีกอยางหนึ่ง ทั้งนี้ขอมูลอางอิงซึ่งถูกฝากสงไปบน reference carrier นั้นถือเปนสิ่งที่จําเปนอยางยิ่งสําหรับเครื่องรับปลายทางเพราะมันจะบอกถึงวิธีการสกัดเอาสัญญาณ ตนฉบับ (เสียง, ภาพและ data) ออกมาแสดงผลทางหนาจอโทรทัศนไดอยางถูกตองตรงกันกับที่ออกอากาศ มาจากดานสง มีขอมูลอางอิงที่ใชงานในระบบทีวีดิจิตอล DVB-T อยู 3 ประเภทดวยกัน นัน่ คือ scattered pilot, continual pilot และ Transmission Parameter Signalling (TPS) ขอมูลทั้ง 3 ประเภทนี้จะมีจํานวนและตําแหนง ที่อยูบน OFDM symbol ที่แนนอน (กรณี continual pilot, TPS) หรือเปนไปตามเงื่อนไขที่ไดกําหนดไว โดยระบบ (สมการที่ 16 ในกรณี scattered pilot) ขณะที่คาระดับกําลังงานหรือ power level ของขอมูลอางอิง ก็จะมีมากกวา cell ที่เปนรายการ/บริการตามปรกติยกเวนแตในกรณีของ TPS ซึ่งมีคา power level เทากัน 5.8 ภาค Frame Adaptation เมื่อดูจากไดอะแกรมของระบบสง DVB-T ตามรูปที่ 21 จะเห็นไดวาเอาทพุทจากภาค Mapper ซึ่งประกอบไปดวยขบวน data cell อยางหนึ่งกับเอาทพุทจากภาค Pilot & TPS Signals ที่เปน reference cell (ภายในเปนบิตขอมูลอางอิง) อีกอยางหนึง่ ทั้งหมดตางก็เดินทางเขาไปเปนอินพุทใหกับภาค Frame Adaptation กันทั้งสิ้นกอนที่จะออกมาพรอมมุงเขาสูขั้นตอนการสรางเปนสัญญาณ OFDM ตอไป อีกทั้งเมื่อพิจารณาจากรูปที่ 65 ซึ่งเปนกรณีของ 2k mode จะพบวาตําแหนงที่อยูของบรรดา carrier ซึ่งบรรทุก cell ประเภทเดียวกันนั้นก็ไมไดอยูรวมกันเปนกลุมกอนโดยปราศจาก carrier ที่บรรจุ cell ประเภทอื่นมาแทรกเสียดวย ตัวอยางเชน ตรง OFDM symbol แรก (แถวบนสุด) data carrier จะเริ่มกินบริเวณ ตั้งแต carrier หมายเลข 1 ไปจนถึงหมายเลข 11 จากนัน้ ก็ถูกคั่นกลางดวย scattered pilot carrier ตรงตําแหนง หมายเลข 12 แลวกลับมาเปน data carrier อีกครั้งบริเวณ carrier หมายเลข 13 - 23 carrier หมายเลข 24 จะเปน ที่อยูสําหรับ scattered pilot ตัวที่สอง...... (ดูรูปประกอบ) โดยธรรมชาติการวางตัวของ carrier ในลักษณะเชนนี้ เกิดขึ้นกับกรณีของ 8k mode เชนเดียวกัน กับการที่มีอินพุทสองตัว (จาก Mapper และ Pilot & TPS Signals) รอเขากระบวนการสราง สัญญาณ OFDM และลักษณะการวางตัวของ carrier ที่ใชขนสง cell แบบตางๆในลักษณะกระจายไปตาม OFDM symbol ไมไดอยูร วมกันเปนกลุมกอนนี้เอง ที่ทําใหกอ นที่อินพุททั้งสองจะเขาสูขั้นตอนการสราง เปนสัญญาณ OFDM ขึ้นมาจําเปนจะตองผานภาคๆหนึง่ กอน โดยภาคนี้มีชื่อวา Frame Adaptation และมีหนาที่ ในการจัดตําแหนงที่อยูใ หกบั บรรดา cell ทั้งที่เปน data cell จาก Mapper และ reference cell จาก Pilot & TPS Signals ใหอยูในตําแหนงสอดคลองกับโครงสรางสัญญาณ OFDM ที่ระบบ DVB-T ไดกําหนดไว เชน จากรูปที่ 65 ระบบไดกําหนดให carrier หมายเลข 0, 48, 54, …… ของแตละ OFDM symbol กรณี 2k mode รับผิดชอบบรรทุก cell ประเภท continual pilot ดังนั้น Frame Adaptation ก็จะตองจัดเรียงบรรดา cell ที่เขามา ใหมทั้งหมดโดยวาง continual pilot ตัวแรกเปน cell ในตําแหนงแรก (ซึ่งจะสอดคลองตรงกันกับ carrier

-102-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

หมายเลข 0 ของสัญญาณ OFDM) หลังจากนั้น continual pilot ตัวถัดๆไปก็จะถูกวางใหอยูในตําแหนง 48 (ตรงกับ carrier หมายเลข 48), 54 (ตรงกับ carrier หมายเลข 54) , ...... ของขบวน cell ซึ่งจะถูกสงออก สูภาคถัดไปเปนเชนนีไ้ ปเรื่อยๆ อนึ่งสําหรับ cell ประเภทอืน่ ๆที่เหลือ คือ scattered pilot cell, TPS cell และ data cell ก็จะถูกกระทําในลักษณะเชนเดียวกัน จากอินพุททีเ่ ปนขบวน cell รวม 2 ขบวนเขาสูภาค Frame Adaptation หลังจากทีก่ ารจัดเรียง cell ทั้งหมดที่เขามาเสร็จสิ้นแลวเราจะไดเอาทพุทเปนขบวน cell เหลือเพียงขบวนเดียว ภายในขบวนดังกลาว ก็จะมีทั้ง scattered pilot, continual pilot, TPS และ data cell อยูปะปนกันไปโดย cell ชนิดตางๆขางตนจะอยู ในตําแหนงทีท่ ําใหเราไดสัญญาณ OFDM เปนไปตามมาตรฐานของระบบเมื่อมันผานการแปลงเปนสัญญาณ OFDM เรียบรอยแลว 5.9 ภาค OFDM คําวา OFDM 21 ยอมาจาก “Orthogonal Frequency Division Multiplexing” โดยเปนเทคนิค การมัลติเพล็กซแบบแบงความถี่ที่ไดรับความนิยม, มีการนํามาประยุกตใชกนั อยางแพรหลายในเทคโนโลยี การสงกระจายเสียงระบบดิจิตอลทั้งฟากวิทยุและโทรทัศน เชน เทคโนโลยี DRM, IBOC ทางฝงวิทยุหรือแมแต ISDB-T ซึ่งเปนทีวีดจิ ิตอลอีกสายพันธุหนึง่ ที่มีในโลกก็นําเอาหลักการของ OFDM ไปใชกับเทคโนโลยีของตน เชนเดียวกัน ทั้งนี้จุดเดนของหลักการ OFDM ที่ทําใหมนั ไดรับการยอมรับตลอดจนมีการนําไปใชอยางกวางขวาง กับเทคโนโลยีการสงกระจายเสียงภาคพื้นดินระบบดิจิตอลก็คือ • ใหสัญญาณทีม่ ีความทนทานสูง (high robustness) ตอสิ่งรบกวน เชน narrow-band co-channel interference รวมไปถึงปรากฏการณ multipath effect • กระบวนการสรางสัญญาณ OFDM มีประสิทธิภาพการใชสเปคตรัมที่สูง (สัดสวนของคา บิตเรทตอปริมาณแบนดวิธใชงานที่สูง) • ยืดหยุนตอการปรับคาพารามิเตอรที่เกี่ยวของกับการมอดูเลชั่น ทั้งนี้ก็เพื่อใหสอดคลองกั บ ความตองการของผูสงกระจายเสียงที่แตกตางกันไป • สนับสนุนการสรางโครงขายชนิดความถี่เดียว (Single Frequency Network ; SFN) • การรับสัญญาณทําไดโดยใชสายอากาศแบบธรรมดาชนิด non-directional • สนับสนุนการรับสงสัญญาณในรูปแบบเคลื่อนที่ (mobile application) 21

ในเอกสารบางเลมเราจะเจอคําวา “COFDM” (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) แทนคําวา OFDM ทั้งนี้ ขอเรียนใหทราบวาจริงๆแลว COFDM กับ OFDM ก็คือสิ่งเดียวกันเพียงแตในบางครั้งที่ใชคําวา COFDM แทนก็เพื่อสื่อใหเห็นวาขอมูลที่นํามา เขากระบวนการนั้นเปนขอมูลที่ผานการเขารหัส (Coded data) มาแลวจากภาคกอนหนานี้

-103-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

OFDM เปนระบบการมัลติเพล็กซชนิด “multi-carrier” กลาวคือใชสัญญาณคลื่นพาหหลายๆตัว ในการนําพาขอมูลที่ตองการสงไปยังปลายทางโดยบรรดาคลื่นพาหที่มีใชในระบบ OFDM นั้นก็เปนคลื่นพาห ที่มีลักษณะพิเศษแตกตางไปจากที่เคยมีในทีวีระบบอนาล็อก กลาวคือ เปนการรวมเอาคลื่นพาหชนิด narrow-band หลายๆตัวมาอยูดวยกันภายใน 1 ชองสัญญาณโทรทัศน (กวาง 6/7/8 MHz สําหรับกรณีของ ระบบ DVB-T) ทั้งนี้คลื่นพาหแตละตัวจะมีความสัมพันธทางเฟสซึ่งกันและกันในรูปแบบที่เรียกวา “orthogonal” ที่สงผลใหพวกมันสามารถจะอยูภายในชองสัญญาณเดียวกันไดโดยปราศจากการรบกวนกันเอง อนึ่งบรรดาคลื่นพาหที่ปรากฏในกระบวนการสรางสัญญาณ OFDM นั้นจะถูกเรียกวา “subcarrier” แทนคําวา “carrier” ที่เคยใชกันมาในระบบทีวีอนาล็อก

-104-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

รูปที่ 66 แสดงแนวคิดการมัลติเพล็กซชนิด multi-carrier ของ OFDM โดยเปนการรวมเอา subcarrier หลายๆตัวเขามาไวในชองสัญญาณโทรทัศนเดียวกัน

ที่มา : เอกสารประกอบการฝกอบรมของสํานักสงเสริมและพัฒนางานเทคนิค กรมประชาสัมพันธ เรื่อง “Digital Transmission” , หนา 10

-105-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

รูปที่ 67 แสดงการวางตําแหนงของบรรดา subcarrier ภายในชองสัญญาณเดียวกันดวยรูปแบบ orthogonal ทําใหไมเกิดการรบกวนกันเองระหวาง subcarrier เหลานั้น

จํานวน subcarrier ใน 1 ชองสัญญาณจะมากนอยแตกตางกันไปตามเทคโนโลยีที่นาํ เอาหลักการ OFDM ไปใช สําหรับเทคโนโลยี DVB-T จํานวน subcarrier ใน 1 ชองสัญญาณจะมีได 2 คาขึ้นกับระบบวาเปน ชนิด 2k mode หรือ 8k mode กรณีเปนระบบแบบ 2k mode จํานวน subcarrier ที่มีใน 1 ชองสัญญาณโทรทัศน (คา K ตามรูปที่ 67) จะอยูที่ 1,705 ตัว แตถาระบบชนิด 8k mode ถูกใชงานจํานวน subcarrier ดังกลาวจะเพิ่มขึ้นเปน 6,817 ตัว ตอหนึ่งชองสัญญาณ รูปที่ 68 แสดงจํานวน subcarrier ทั้งหมดที่มีใน 1 ชองสัญญาณโทรทัศน DVB-T กรณีของระบบประเภท 2k mode

-106-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

รูปที่ 69 แสดงจํานวน subcarrier ทั้งหมดที่มีใน 1 ชองสัญญาณโทรทัศน DVB-T กรณีของระบบประเภท 8k mode

บรรดา subcarrier เหลานี้จะถูกมอดูเลตเขากับขอมูลที่ตองการสงออกอากาศในขั้นตอนการสราง สัญญาณ OFDM ตอไป ถึงตอนนี้เราไดทราบแลววา OFDM คืออะไร, ขอดีหรือจุดเดนของ OFDM มีอะไรบางตลอดจน ทราบถึงหลักการของ OFDM วาเปนลักษณะ multi-carrier กลาวคือ ใชสัญญาณ subcarrier หลายๆตัว ในการนําพาขอมูลจากตนทางไปยังปลายทาง ทั้งนี้จํานวน subcarrier ที่ใชงานในระบบ DVB-T จะมากนอย แตกตางกันไปขึ้นกับวา ณ ขณะนั้นระบบทํางานดวยรูปแบบ 2k mode หรือ 8k mode เนื้อหาถัดจากนี้จะขอกลับมาที่ระบบการสง DVB-T ตอเนื่องจากหัวขอที่แลวกัน เมื่อพิจารณาจาก แผนผังระบบสงตามรูปที่ 21 จะเห็นไดวาภาค OFDM จะรับอินพุทจาก Frame Adaptation ทั้งนี้อยางที่ไดกลาว ไวแลววาอินพุทดังกลาวก็คือบรรดา cell ทั้งหลาย (scattered, continual, TPS และ data cell) ซึ่งผาน การจัดเรียงลําดับที่อยูเรียบรอยแลว ขบวนของ cell ดังกลาวเมื่อเดินทางเขาสูภาค OFDM กระบวนการนําเอา cell เหลานั้นมาสรางเปน สัญญาณ OFDM ก็จะเกิดขึ้นโดยมีแนวคิดอธิบายไดตามรูปที่ 70

-107-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

รูปที่ 70 บล็อกไดอะแกรมแสดงแนวคิดการสรางสัญญาณ OFDM โดยภาค OFDM

∑

การทํางานเพื่อสราง OFDM Symbol ขึ้นมา 1 ตัวจะเริ่มจากการรับเอา cell เขามาจํานวนหนึ่งซึ่งพอดี กับการสราง OFDM Symbol 1 ตัว (1,705 cell กรณี 2k mode และ 6,817 cell สําหรับกรณีของ 8k mode) (หมายเลข 1) ปอนเขาที่วงจร Serial to Parallel Converter (หมายเลข 2) เพื่อเปลี่ยนขบวนขอมูลขาเขาจาก สายเดียว (แบบอนุกรม)ไปเปนหลายสาย (แบบขนาน) จํานวนสายตรงขาออกจะเทากับ 1,705 สาย (2k mode) หรือ 6,817 สาย (8k mode) อยางใดอยางหนึ่ง หลังจากนั้น cell แตละตัวในแตละสายก็จะถูกนําเขาไปมอดูเลตกับ subcarrier แตละตัวซึ่งมีอยู ดวยกันทั้งสิ้น K ตัว (K ความถี่ โดย K = 1,705 หรือ 6,817 แลวแตกรณี) จากรูปก็คือ subcarrier #0, subcarrier #1, …., subcarrier #(K-1) อนึ่งบรรดา subcarrier เหลานี้เปนตัวเดียวกันกับ subcarrier ที่ปรากฏ ตามรูปที่ 68 สําหรับ 2k mode และรูปที่ 69 สําหรับกรณี 8k mode การมอดูเลต cell เขากับ subcarrier ขางตนใหผลลัพธเกิดเปน sub symbol (หมายเลข 3) ซึ่งมีจํานวน เทากับ subcarrier ที่มีในระบบขณะนั้น กลาวคือ เปน sub symbol #0, sub symbol #1, sub symbol #2,…, sub symbol #(K-1) รวมทั้งสิ้น K ตัวพอดี ทั้งนี้ cell ใดจะถูกมอดูเลทเขากับ subcarrier ตัวไหนไดถูกกําหนด เอาไวลวงหนาแลวตั้งแตที่ภาค Frame Adaptation ซึ่งรับผิดชอบจัดที่อยูใหกับแตละ cell ในขบวน ตอมา sub symbol เหลานี้จะถูกจับมารวมตัวกันเกิดเปน OFDM Symbol 1 ตัว (หมายเลข 4) กระบวนการดังกลาวจะวนซ้ําไปเรื่อยๆเกิดเปนสัญญาณ OFDM ซึ่งประกอบไปดวย OFDM Symbol หลายๆตัว เรียงตอเนื่องกันไปตามตองการ

-108-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

จากที่ไดอธิบายถึงองคประกอบของสัญญาณ OFDM ไปบางแลวในเนือ้ หาหัวขอกอนๆ ณ โอกาสนี้ จึงขออนุญาตสรุปถึงโครงสรางของสัญญาณกันอีกครั้งดังมีรายละเอียดปรากฏตามรูปที่ 71 รูปที่ 71 แสดงโครงสรางของสัญญาณ OFDM ไลตั้งแตระดับ super frame ไปจนถึง OFDM symbol

ตัวแปร Tf แสดงความยาวของ 1 OFDM frame ซึ่งภายในประกอบไปดวย OFDM symbol 68 ตัว ทั้งนี้ใน 1 OFDM symbol ยังสามารถแบงออกไดอีกเปน 2 สวน คือ สวนที่เปนผลลัพธจากรูปที่ 70 เรียกวา “useful part” ของ symbol มีความยาวทางเวลาเทากับ Tu กับอีกสวนหนึ่งคือ “Guard Interval” (GI) ยาว Tg ทั้ง 2 สวนรวมกันเกิดเปน 1 OFDM symbol ยาว Ts เพราะฉะนัน้ เราจึงสรุปเปนความสัมพันธไดวา Ts = Tu + Tg สําหรับ Guard Interval ซึ่งเปนเทคนิคอยางหนึ่งในการลดผลกระทบตอสัญญาณจากปรากฏการณ multipath effect จะมีการกลาวถึงกันในโอกาสตอไป อนึ่งในความเปนจริงแลวสัญญาณ OFDM ที่ไดมาจากกระบวนการตามรูปที่ 70 นั้นจะเปนสัญญาณ ซึ่งมีเฉพาะสวน useful part (Tu) เทานั้น โดยสวนของ GI จะถูกนํามาประกอบเขาดวยกันในภายหลัง ตรงขั้นตอนของภาค Guard Interval Insertion ซึ่งอยูถัดจากภาค OFDM นี้ไป คุณสมบัติของสัญญาณ OFDM ที่ไดจากภาคนี้ (ซึ่งยังไมนับรวม GI) เปนไปตามที่แสดงไวใน ตาราง 7 - 9 สําหรับกรณีใชชองสัญญาณกวาง 6, 7 และ 8 MHz ตามลําดับ

-109-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

ตารางที่ 7 แสดงคุณสมบัติของสัญญาณ OFDM ในระบบ DVB-T ที่ความกวางชองสัญญาณเทากับ 6 MHz OFDM Parameter - จํานวน subcarrier ที่ใช (K) - ลําดับต่ําสุดของ subcarrier (Kmin) - ลําดับสูงสุดของ subcarrier (Kmax) - ความยาวของ useful part (Tu) - ระยะหางทางความถี่ระหวาง subcarrier ที่อยูติดกัน (subcarrier spacing; 1/Tu) - ระยะหางระหวาง subcarrier ลําดับที่ Kmin กับ Kmax ; (K-1)/Tu

2k mode 1,705 0 1,704 298.67 µs 3.35 kHz

8k mode 6,817 0 6,816 1,194.67 µs 0.84 kHz

5.71 MHz

5.71 MHz

ตารางที่ 8 แสดงคุณสมบัติของสัญญาณ OFDM ในระบบ DVB-T ที่ความกวางชองสัญญาณเทากับ 7 MHz OFDM Parameter - จํานวน subcarrier ที่ใช (K) - ลําดับต่ําสุดของ subcarrier (Kmin) - ลําดับสูงสุดของ subcarrier (Kmax) - ความยาวของ useful part (Tu) - ระยะหางทางความถี่ระหวาง subcarrier ที่อยูติดกัน (subcarrier spacing; 1/Tu) - ระยะหางระหวาง subcarrier ลําดับที่ Kmin กับ Kmax ; (K-1)/Tu

2k mode 1,705 0 1,704 256 µs 3.91 kHz

8k mode 6,817 0 6,816 1,024 µs 0.98 kHz

6.66 MHz

6.66 MHz

-110-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

ตารางที่ 9 แสดงคุณสมบัติของสัญญาณ OFDM ในระบบ DVB-T ที่ความกวางชองสัญญาณเทากับ 8 MHz OFDM Parameter - จํานวน subcarrier ที่ใช (K) - ลําดับต่ําสุดของ subcarrier (Kmin) - ลําดับสูงสุดของ subcarrier (Kmax) - ความยาวของ useful part (Tu) - ระยะหางทางความถี่ระหวาง subcarrier ที่อยูติดกัน (subcarrier spacing; 1/Tu) - ระยะหางระหวาง subcarrier ลําดับที่ Kmin กับ Kmax ; (K-1)/Tu

2k mode 1,705 0 1,704 224 µs 4.46 kHz

8k mode 6,817 0 6,816 896 µs 1.12 kHz

7.61 MHz

7.61 MHz

มาถึงตรงนี้ก็ไดเวลาสรุปกอนที่เราจะจบเนื้อหาของภาค OFDM กันดังตอไปนี้ ภาค OFDM เปนภาค ซึ่งรับอินพุทมาจาก Frame Adaptation โดยอินพุททีไ่ ดมาก็คือขบวนของ cell ประเภทตางๆทั้ง data cell และ reference cell ที่ผานขั้นตอนการจัดเรียงตําแหนงกันมาแลว ทั้งนี้ภาค OFDM จะรับเอาบรรดา cell ดังกลาว มาเขาสูขั้นตอนการสรางเปนสัญญาณ OFDM ดวยแนวคิดดังรูปที่ 70 สัญญาณ OFDM ที่ไดจากภาคนี้จะมีโครงสรางเปนไปตามรูปที่ 71 แตเนื่องจากระบบสง DVB-T มีทั้งที่เปนแบบ 2k mode และ 8k mode จําแนกตามจํานวน subcarrier ที่ใชในกระบวนการสราง สัญญาณ OFDM อีกทั้งระบบยังสนับสนุนการทํางานกับชองสัญญาณขนาดกวาง 6, 7 และ 8 MHz ดังนั้น การสรุปคุณสมบัติของสัญญาณจึงจําเปนตองมีการจําแนกเปนราย mode และตามแบนดวิธของชองดวยตามที่ ปรากฏในตารางที่ 7 - 9 เอาทพุทจากภาค OFDM จะเปนขบวนสัญญาณ OFDM เดินเรียงกันไปเพื่อเขาสูภาค Guard Interval Insertion ตอไป 5.10 ภาค Guard Interval Insertion ขบวนสัญญาณ OFDM จากภาค OFDM จะมุงหนาเขาสู Guard Interval Insertion เปนลําดับถัดไป เพื่อดําเนินการอีกขั้นตอนหนึง่ คือการแทรกสวนที่เรียกวา “Guard Interval” หรือ GI เขาไปตรงสวนหนา ของแตละ OFDM symbol เกิดเปนสัญญาณ OFDM โดยสมบูรณตามรูปที่ 71 Guard Interval ที่ถูกแทรกเขาตรงดานหนาของแตละ OFDM symbol นี้สงผลดีตอ symbol ในแงของ ความแข็งแรงทนทานตอคลื่นประเภท indirect wave ในปรากฏการณ multipath effect ซึ่งอาจเขามาบั่นทอน

-111-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

เสถี ย รภาพการรั บสั ญ ญาณให ดอ ยลงไป ทั้ง นี้ก็ เ นื่ อ งมาจากเป น ที่ ท ราบกั น ดี ว า ตามธรรมชาติข องการส ง กระจายเสี ย งด ว ยคลื่ น วิ ท ยุ นั้ น สั ญ ญาณที่ วิ่ ง เข า เสาอากาศเครื่ อ งรั บ ณ เวลาหนึ่ ง ๆ จะประกอบไปด ว ย direct wave (ในกรณีเกิด line of sight) กับ indirect wave จํานวนหนึ่งที่ไมสามารถคาดเดาคาเฟสและขนาด ของมัน ณ ชวงเวลาที่วิ่งเขาเสาอากาศไดโดยที่ indirect wave เหลานี้จริงๆแลวก็เปรียบไดกับสัญญาณ delay signal ของ direct wave นั่นเองเนื่องจากเปนสัญญาณที่มาจากแหลงเดียวกันแตเดินทางมาถึงจุดรับชากวา ทําใหสัญญาณผลลัพธที่เสาอากาศรับเกิดจากผลรวมของ direct wave และบรรดา indirect wave ที่วิ่งเขามายัง เสาอากาศ ณ ขณะนั้น และอยางที่ไดกลาวไปแลววา indirect wave เหลานี้เปรียบไดกับ delay signal เพราะฉะนั้นผลรวม ระหวาง direct wave กับ indirect wave จึงอาจจะมีการหักลางทางขนาดเกิดขึ้นอันเนื่องมาจากสัญญาณทั้งหมด ไมไดมีเฟสที่ตรงกัน สงผลใหสัญญาณผลลัพธที่ไดเกิดการจางหาย (fade) และ/หรือ ผิดเพี้ยนไปจากสัญญาณ ตนฉบับ ในการสงกระจายเสียงระบบดิจิตอล DVB-T (ซึ่งรวมถึงกรณีของเทคโนโลยีดิจิตอลแบบอื่นๆดวย) จะเรียกสิ่งที่เกิดขึ้นนี้วา “Intersymbol Interference” (ISI) เนื่องจากเกิดการรบกวนกันเองระหวาง OFDM symbol ใน direct wave กับ indirect wave รูปที่ 72 การเกิด Intersymbol Interference (ISI) ในกรณีไมมกี ารแทรก Guard Interval เขาไปตรงบริเวณดานหนาของ OFDM symbol

การเกิด multipath effect เปนสิ่งที่ไมสามารถหลีกเลี่ยงได แตอยางไรก็ตามในเทคโนโลยีโทรทัศน ระบบดิจิตอล DVB-T ก็ไดมีการออกแบบกลไกเพื่อบรรเทาการเกิด ISI อันเนื่องมาจาก delay signal ตามรูปที่ 72 เอาไวแลวซึ่งก็คือ “Guard Interval” หรือ GI นั่นเอง Guard Interval เปนกลไกตัวหนึ่งที่มีในเทคโนโลยีทีวีระบบดิจิตอล DVB-T เพื่อเอาไวใชลดโอกาส ของการเกิด ISI จากสัญญาณ indirect wave โดยระบบสงจะทําการแทรก GI เอาไวตรงตําแหนงดานหนา ของ OFDM symbol แตละตัว ทั้งนี้ความยาวของ GI จะถูกระบุเปนเศษสวนของความยาว useful part ภายใน

-112-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

symbol (Tu) และมีรวม 4 คาใหผูสงกระจายเสียงไดเลือกใช คือ 1/4 หรือ 1/8 หรือ 1/16 หรือ 1/32 เทา ของความยาว Tu โดยมีรายละเอียดตามตารางที่ 10 - 12 ตารางที่ 10 คาสัดสวนเทียบกับ useful part (Tu) และความยาวของ GI ที่มีใหเลือกใชในระบบ DVB-T จําแนกตาม Transmission mode (2k mode/8k mode), กรณีชองสัญญาณกวาง 6 MHz

Transmission ความยาวของ GI ความยาวของ mode (Tg) useful part (Tu)

2k mode

8k mode

74.67 µs 37.33 µs 18.67 µs 9.33 µs 298.67 µs 149.33 µs 74.67 µs 37.33 µs

298.67 µs 298.67 µs 298.67 µs 298.67 µs 1,194.67 µs 1,194.67 µs 1,194.67 µs 1,194.67 µs

สัดสวนของ GI ตอ useful part (Tg/Tu)

ความยาวของ OFDM symbol โดยรวม (Ts = Tu + Tg)

1/4 1/8 1/16 1/32 1/4 1/8 1/16 1/32

373.3 µs 336 µs 317.3 µs 308 µs 1,493.3 µs 1,344 µs 1,269.3 µs 1,232 µs

-113-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

ตารางที่ 11 คาสัดสวนเทียบกับ useful part (Tu) และความยาวของ GI ที่มีใหเลือกใชในระบบ DVB-T จําแนกตาม Transmission mode (2k mode/8k mode), กรณีชองสัญญาณกวาง 7 MHz

Transmission ความยาวของ GI ความยาวของ useful part (Tu) mode (Tg)

2k mode

8k mode

64 µs 32 µs 16 µs 8 µs 256 µs 128 µs 64 µs 32 µs

256 µs 256 µs 256 µs 256 µs 1,024 µs 1,024 µs 1,024 µs 1,024 µs

สัดสวนของ GI ตอ useful part (Tg/Tu)

ความยาวของ OFDM symbol โดยรวม (Ts = Tu + Tg)

1/4 1/8 1/16 1/32 1/4 1/8 1/16 1/32

320 µs 288 µs 272 µs 264 µs 1,280 µs 1,152 µs 1,088 µs 1,056 µs

ตารางที่ 12 คาสัดสวนเทียบกับ useful part (Tu) และความยาวของ GI ที่มีใหเลือกใชในระบบ DVB-T จําแนกตาม Transmission mode (2k mode/8k mode), กรณีชองสัญญาณกวาง 8 MHz

Transmission ความยาวของ GI ความยาวของ useful part (Tu) mode (Tg)

2k mode

8k mode

56 µs 28 µs 14 µs 7 µs 224 µs 112 µs 56 µs 28 µs

224 µs 224 µs 224 µs 224 µs 896 µs 896 µs 896 µs 896 µs

สัดสวนของ GI ตอ useful part (Tg/Tu)

ความยาวของ OFDM symbol โดยรวม (Ts = Tu + Tg)

1/4 1/8 1/16 1/32 1/4 1/8 1/16 1/32

280 µs 252 µs 238 µs 231 µs 1,120 µs 1,008 µs 952 µs 924 µs

-114-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

Guard Interval หรือ GI จะชวยลดโอกาสของการเกิด ISI เนื่องจากปรากฏการณ multipath ไดดังนี้ สมมติวาดวย multipath effect ทําใหเกิดคลื่นวิ่งเขาเสาอากาศรับรวม 2 ชุด คือ direct wave และ indirect หรือ reflected wave ตามรูปที่ 73 รูปที่ 73 แสดงกลไก GI ซึ่งชวยลดโอกาสการเกิด ISI อันเนื่องมาจาก direct และ indirect wave วิ่งเขาสายอากาศรับไมพรอมกัน

เนื่องจาก indirect wave ถือเปน delay signal ของ direct wave เพราะฉะนั้นถาไมมี GI แทรกเขามา ตรงตําแหนงดานหนา symbol แตละตัวแลว ตรงตําแหนงเลข 1 (ดูรูปที่ 73 ประกอบ) จะเกิดปรากฏการณ ISI นั่นคือ symbol Y ของ indirect wave จะไปรบกวน symbol Z ของ direct wave ทําใหสัญญาณที่รับไดมีคุณภาพ ไมดีหรืออาจจะรับไมไดเลย แตดวยการแทรก GI เขาไปยังสวนเริ่มตนของ symbol period (Ts) จะทําใหเมื่อเครื่องรับตรวจพบวา ขอมูล ณ ขณะนั้นเปน GI มันก็จะทําการปด (OFF) ตัวเองชั่วคราวนานเทากับชวงความยาวของ GI (ชวงเวลา ดังกลาวจะนอยมากจนประสาทสัมผัสของมนุษยไมสามารถรูสึกถึงความผิดปรกติที่เกิดขึ้นได) นั่นหมายถึง ตรงจุด 1 ซึ่ง symbol Y ควรจะตองไปกวน symbol Z ในความเปนจริงก็จะไมเกิดขึ้นเพราะวาชวงนั้นเครื่องรับ ปดตัวเองอยู และจะกลับมาเปดตัวเองอีกครั้งเมื่อสิ้นสุดชวงเวลาของ GI เพื่อรับ symbol Z มาประมวลผล เปนลําดับถัดไป การทํางานในลักษณะเชนนี้จะดําเนินไปอยูตลอดทําใหลดโอกาสที่จะเกิดปรากฏการณ ISI ซึ่งถือเปนอุปสรรคอยางหนึ่งในการรับสัญญาณ ถึงกระนั้น GI ก็แคชวย “ลดโอกาส” ที่จะเกิด ISI เทานั้น โดยตัวมันเองยังมีขอจํากัดในการจัดการ กับ delay signal ที่เกิดขึ้น กลาวคือ ถา indirect wave ที่เขามาเกิด delay ออกไปจาก direct wave มากกวา ความยาวของ GI เมื่อนั้น GI ที่มีอยูก็จะไมสามารถรับมือกับการเกิด ISI ไดอีกตอไป

-115-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

รูปที่ 74 เมื่อ indirect wave เกิดการ delay ออกไปมากเกินกวาความยาวของ GI เมื่อนั้นกลไก Guard Interval ก็จะไมสามารถใชแกปญหาการเกิด ISI ไดอีก

ถึงแมคา GI เทากับ 1/4 เทาของ Tu จะมีความสามารถในการจัดการกับ delay signal ไดมากที่สุด (เนื่องจากจะให GI ที่ยาวที่สุด) และความสามารถดังกลาวจะแยที่สุดเมื่อสัญญาณทํางานดวย GI เปน 1/32 เทา ของ Tu ก็ตาม แตเมื่อพิจารณาถึงอัตราสวนความยาวระหวาง GI กับขอมูลที่สงออกอากาศ (คาของ Tg/Tu ในตารางที่ 10 - 12) ซึ่งสื่อความหมายโดยนัยถึงคุณภาพของสัญญาณที่ออกอากาศแลวจะพบวาสัญญาณ ที่ออกอากาศดวย GI = 1/32 กลับมีคุณภาพดีที่สุดเนื่องจากประกอบไปดวยขอมูลที่ตองการออกอากาศมากถึง 97% โดยประมาณของความยาว 1 OFDM symbol (Ts) คุณภาพสัญญาณจะลดลงเรื่อยๆเมื่อเปลี่ยนคา GI ไปเปน 1/16 และ 1/8 โดยสัญญาณจะมีคุณภาพต่ําที่สุดเมื่อออกอากาศโดยใช GI = 1/4 ดวยปริมาณขอมูลออกอากาศ เพียง 75% เทานั้น จากขอสรุปถึงแนวโนมของคุณภาพสัญญาณตลอดจนความสามารถในการจัดการกับ delay signal เมื่อพิจารณาจากความยาวของ GI ที่นํามาใชดังขางตน จะเห็นไดวาแนวโนมของคุณภาพจะสวนทางกับ ความสามารถในการจัดการ delay signal อยูตลอด จะไมมีคา GI ใดๆเลยซึ่งจะใหทั้งคุณภาพสัญญาณและ การจัดการ delay signal ที่ดีที่สุดพรอมๆกันได ประเด็นการเลือกใชคา GI ที่เหมาะสมจึงถือเปนประเด็นสําคัญ ที่ผูสงกระจายเสียงไมควรจะมองขามดวยการมองหาจุดสมดุลที่ตองการระหวางคุณภาพสัญญาณกับระดับ การจัดการ delay signal อันเนื่องมาจาก indirect wave ภายใตสภาพแวดลอมการสงกระจายเสียงที่กําลังเผชิญ นอกจาก GI จะชวยจัดการกับ delay signal ในกรณี multipath effect แลว เมือ่ นําไปใชรวมกับ หลักการของ OFDM ที่ไดอธิบายไปกอนหนานีก้ ็ยังมีสว นสนับสนุนการสรางโครงขายแบบ 1 ความถี่ หรือ SFN ไดอีกดวย ในการนําเอาแนวคิดของ GI และ OFDM มาใชประกอบการสรางโครงขายมีอยูประเด็นหนึ่ง ที่นาสนใจก็คือคําถามที่วาสถานีภายในเครือขายนั้นจะตั้งหางกันไดมากที่สุดเทาไหร เนื่องจากสิ่งนี้สงผล

-116-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

โดยตรงตอ ขนาดของเครือ ข า ย ทั้ง นี้ต ามข อมูล จาก Wikipedia ซึ่ ง เปน สารานุ ก รมแบบออนไลน (http://en.wikipedia.org) ไดระบุเอาไววามีกฎอยางงายๆ (rule of thumb) อยูขอหนึ่งที่ใชกําหนดระยะหางสูงสุด ระหวางสถานีภายในเครือขาย SFN โดยมีเนื้อความสรุปไดวา “ระยะหางสูงสุดระหวางสถานีภายในเครือขาย SFN จะมีคาเทากับระยะทางที่สัญญาณเดินทางไปไดภายในชวงเวลาของ Guard Interval” เราลองมาขยายความ กฎขอนี้กัน สมมติวามีสถานีอยูจํานวนหนึ่งออกอากาศสัญญาณ DVB-T ดวยความถี่เดียวกันเกิดเปนโครงขาย SFN โครงขายนี้ไดนําเอาแนวคิดของ OFDM และ GI มาใชโดยคา GI ที่เลือกคือ 1/4 ระบบสงทํางาน ในรูปแบบ 2k mode ดวยความกวางชองสัญญาณหรือแบนดวิธเทากับ 8 MHz โดยอาศัยตารางที่ 12 เราจะได ความยาวของ GI เทากับ 56 µs สัญญาณ DVB-T เดินทางในอากาศดวยความเร็วประมาณ 3 x 108 เมตร/วินาที ดังนั้น ในระยะเวลานาน 1 ชวงของ GI (56 µs) สัญญาณจะเดินทางไดเปนระยะทาง s = ความเร็ว x ระยะเวลา

s = ( 3 ×10 8 ) × ( 56 ×10 −6 ) s = 16.8 km

-------- (17)

ซึ่งหมายความวาถาระบบที่ทํางานเปนแบบ SFN มีคุณสมบัติดังขางตนแลว บรรดาสถานีภายใน โครงขายดังกลาวจะตั้งอยูหางกันไดมากที่สุด 16.8 กิโลเมตร ลองมาดูกันอีกตัวอยางหนึ่งแตคราวนี้กําหนดใหระบบสงเปนชนิด 8k mode บาง ใชคา GI และแบนดวิธเปน 1/4 และ 8 MHz เหมือนเดิม จากตารางที่ 12 จะพบวา GI กรณีนี้ยาว 224 µs ดังนั้นสถานี ในโครงขายจึงตั้งหางกันไดมากที่สุด (s) เทากับระยะทางที่สัญญาณเดินทางไปไดภายในเวลา 224 µs นั่นคือ

s = ( 3 ×10 8 ) × ( 224 ×10 −6 ) s = 67.2 km

-------- (18)

เมื่อเปรียบเทียบผลลัพธของทั้ง 2 ตัวอยาง (สมการที่ 17, 18) จะเห็นไดวาเมื่อเปลี่ยน mode การทํางานของระบบสงจาก 2k mode ไปเปน 8k mode จะทําใหสถานีภายในเครือขาย SFN ตั้งหางกัน ไดมากขึ้นซึ่งสงผลตามมาถึงการไดขนาดของเครือขายที่ใหญขึ้น ดังนั้น 8k mode จึงเปน mode การทํางาน ที่เหมาะสมสําหรับการสรางโครงขาย SFN ขนาดใหญโดยสามารถรองรับการสรางโครงขายขนาดเล็กไดดวย ในขณะที่ระบบชนิด 2k mode เหมาะกับโครงขาย SFN ขนาดเล็กมากกวา ขอเท็จจริงนี้สอดคลองกับสิ่งที่ได อธิบายไวในหัวขอที่ 3 อนึ่งถาระบบใช GI ที่สั้นลงจะสงผลใหสถานีในโครงขาย SFN ตองตั้งใกลกันมากขึ้น

-117-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

แตอยางไรก็ตาม rule of thumb ดังกลาวก็เปนเพียงหลักการอยางหยาบๆเทานั้น ในความเปนจริง สถานีในโครงข าย SFN หนึ่งๆจะตั้งหางจากกันไดมากเพียงไรยังตองพิจารณาเพิ่มเติ มจากปจ จัย อื่น ๆ ประกอบดวย สรุปวา Guard Interval หรือ GI ถือเปนเครื่องมือตัวหนึ่งที่มีในระบบสงกระจายเสียง DVB-T โดยเปนสิ่งที่ถูกออกแบบมาเพื่อไวใชรับมือกับ multipath effect อันถือเปนอุปสรรคสําคัญตัวหนึ่งในการรับสง สัญญาณออกอากาศ ระบบสง DVB-T มีคา GI ใหผูสงกระจายเสียงไดเลือกใชอยูหลายคาดวยกันทั้งนี้คา GI ที่เลือกใชจะสงผลกระทบตอคุณสมบัติของสัญญาณออกอากาศใน 2 เรื่องใหญๆ คือ ความสามารถในการรับมือ กับ delay signal กับคุณภาพของสัญญาณซึ่งแนวโนมของทั้ง 2 สิ่งดังกลาวจะเดินทางสวนกันอยูตลอด โดยการประยุกตใชเทคนิค OFDM รวมกับ GI นําไปสูความเปนไปไดของการสรางโครงขายชนิด Single Frequency Network หรือ SFN ไวใชงาน ทั้งนี้การใชคา GI ที่ยาวขึ้นจะทําใหเราไดระยะหางสูงสุด ระหวางสถานีภายในโครงขายเพิ่มมากขึ้นสงผลตอมาถึงขนาดของโครงขายโดยรวมที่ใหญขึ้น ผลลัพธสุดทายที่ไดจาก Guard Interval Insertion ก็คือ ขบวนสัญญาณ OFDM ที่มี GI แทรกเขามา ตรงสวนหนาของ symbol เกิดเปนสัญญาณ OFDM โดยสมบูรณพรอมเดินทางเขาสูภ าคถัดไป 5.11 ภาค D/A และ Front End ขบวนสัญญาณ OFDM เมื่อเดินทางออกจากภาค Guard Interval Insertion แลวก็จะเขารับ การประมวลผลตอโดย D/A หนาที่ของ D/A กลาวโดยสรุป ก็คือ การทํา frequency up-conversion ใหกับ ขบวนสัญญาณดวยการมอดูเลต (modulate) มันเขากับ main carrier เพื่อยก (shift) ความถี่ของสเปคตรัมสัญญาณ จากที่เปน baseband ใหเขาสูยาน VHF/UHF หลังจากที่ผานขั้นตอนของ D/A แลวสัญญาณที่ไดก็เกือบจะพรอม ออกอากาศแล ว โดยเหลื อ แต เ พีย งขั้ นตอนของการขยายกําลังส ง ให เหมาะสมเท านั้น ซึ่ง เปน ภาระของภาค Front End ที่จะตองดําเนินการ หลังจากนั้นจึงปอนสิ่งที่ไดเขาสูระบบสายอากาศเพื่อสงแพรภาพเปนอัน เสร็จสิ้น ผลลัพธของขั้นตอนการทํา frequency up-conversion ทําใหเราไดสัญญาณ DVB-T ซึ่งมีหนาตา ทางคณิตศาสตรเปนดังนี้

⎧ j 2 πf c t ∞ 67 K max ⎫ s ( t ) = Re ⎨e C m ,l ,k ×ψ m ,l ,k ( t ) ⎬ ∑∑ ∑ m =0 l =0 k = K min ⎩ ⎭

-------- (19)

-118-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

โดยที่

⎧ j 2π Tk ′ ( t −Tg −( l×TS )−( 68×m×TS )) ⎪ U ( l + 68 × m ) × TS ≤ t ≤ ( l + 68 × m + 1) × TS ψ m ,l ,k (t ) = ⎨e otherwise ⎪⎩0 k หมายเลขบอกลําดับของ subcarrier เชน 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 ตัวสุดทายภายใน OFDM symbol (Kmax= 1,704 กรณีระบบแบบ 2k mode และ Kmax = 6,816 ในกรณีของระบบชนิด 8k mode) TU ความยาวสวน useful part ของ OFDM symbol และคาสวนกลับของมัน (1/TU) จะเทากับระยะหาง ทางความถี่ระหวาง subcarrier ที่อยูติดกันในชองสัญญาณ (subcarrier spacing) ความยาวของ Guard Interval Tg TS คาความยาวโดยรวมของ OFDM symbol ทั้งนี้ TS = TU + Tg fc คาความถี่กลาง (center frequency) ของชองสัญญาณยาน VHF/UHF k’ ตําแหนงของ subcarrier เทียบกับ subcarrier ตัวที่อยูต รงกลางชองสัญญาณ, k’ = k - (Kmax + Kmin)/2 cell ที่ถูกมอดูเลตเขากับ subcarrier หมายเลข k ภายใน OFDM symbol หมายเลข 0 ซึ่งอยูภายใต cm,0,k OFDM frame หมายเลข m cm,1,k cell ที่ถูกมอดูเลตเขากับ subcarrier หมายเลข k ภายใน OFDM symbol หมายเลข 1 ซึ่งอยูภายใต OFDM frame หมายเลข m ……... cell ที่ถูกมอดูเลตเขากับ subcarrier หมายเลข k ภายใน OFDM symbol หมายเลข 67 ซึ่งอยูภายใต cm,67,k OFDM frame หมายเลข m subcarrier ซึ่งถูกมอดูเลตเขากับ cell ในกระบวนการสรางสัญญาณ OFDM ψm,l,k 6. คุณภาพของสัญญาณในระบบ DVB-T สัญญาณ DVB-T ที่ผานการประมวลผลเรื่อยมาตั้งแตภาค Coder ไปจนถึง D/A และ Front End เปนลําดับสุดทายกอนทีจ่ ะถูกสงออกอากาศไปนั้นจะมีคุณภาพ (บอกในรูปของบิตเรท; bit rate) ที่แตกตาง ออกไปไดหลายระดับ สาเหตุที่เปนเชนนี้ก็เพราะวาภายในระบบสง DVB-T มีพารามิเตอรอยูหลายตัวที่สงผล กระทบตอคุณภาพของสัญญาณ อาทิเชน คา code rate ที่เลือกใช, รูปแบบมอดูเลชั่นที่ใชในภาค Mapper เปนตน

-119-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

สิ่งนี้เองที่เปนเครื่องสะทอนใหเห็นถึงความยืดหยุนตอการทํางานที่ระบบมีให ผูสงกระจายเสียงจะมี ทางเลือกมากขึ้นในการปรับแตงคุณสมบัติของสัญญาณผานทางชุดพารามิเตอรดังกลาวเพื่อใหไดสัญญาณ ซึ่งสอดคลองกับสภาพแวดลอมการสงกระจายเสียงที่ตนกําลังเผชิญอยู โดยทั่วไปการปรับแตงดังกลาวจะสงผล กระทบตอสัญญาณใน 2 เรื่องใหญๆ คือ คุณภาพ (quality) และความแข็งแรงทนทานตอสิ่งรบกวนในอากาศ (robustness) อนึ่งคุณสมบัติทั้ง 2 ตัวนี้มักจะเดินสวนทางกันเสมอ (เมื่อคุณภาพดีขึ้น, ความทนทานจะลดต่ําลง หรือ เมื่อคุณภาพต่ําลง, ความแข็งแรงทนทานจะเพิ่มสูงขึ้น) จึงเปนหนาที่ของผูสงกระจายเสียงที่จะตองคนหาวา ในกรณีของตนจุดสมดุลระหวางคุณภาพและความทนทานของสัญญาณนั้นอยูตรงไหน คุณภาพของสัญญาณออกอากาศในระบบ DVB-T ไดถูกแสดงไวตามตารางที่ 13 - 15 ในรูปของ “useful bit rate” ซึ่งหมายถึงเปนปริมาณบิตตอวินาทีของบิตขอมูลภาพ, เสียง รวมถึง data ที่เกี่ยวของลวนๆ ไมมีขอมูลสวนอื่น เชน บิตสําหรับทํา FEC, สวนที่เปน GI เขามาปะปน

-120-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

ตารางที่ 13 คา useful bit rate22 (Mbit/s) ของสัญญาณ DVB-T ที่สงออกอากาศ จําแนกตามคา Guard Interval, รูปแบบการมอดูเลชั่น, และ code rate ที่เลือกใช กรณีระบบเปนแบบ non-hierarchy และใชแบนดวิธกวาง 6 MHz Guard Interval 1/4 1/8 1/16 1/2 3.732 4.147 4.391 2/3 4.976 5.529 5.855 QPSK 3/4 5.599 6.221 6.587 5/6 6.221 6.912 7.318 7/8 6.532 7.257 7.684 1/2 7.465 8.294 8.782 2/3 9.953 11.059 11.709 16QAM 3/4 11.197 12.441 13.173 5/6 12.441 13.824 14.637 7/8 13.063 14.515 15.369 1/2 11.197 12.441 13.173 2/3 14.929 16.588 17.564 64QAM 3/4 16.796 18.662 19.760 5/6 18.662 20.735 21.955 7/8 19.595 21.772 23.053 หมายเหตุ : ในกรณีของระบบชนิด hierarchy การหาคา useful bit rate แบงออกไดดังนี้ - useful bit rate ของขบวน HP bit : อานคาจากแถวของ QPSK - useful bit rate ของขบวน LP bit ในกรณี 16QAM : อานคาจากแถวของ QPSK - useful bit rate ของขบวน LP bit ในกรณี 64QAM : อานคาจากแถวของ 16QAM Modulation

Code rate

1/32 4.524 6.032 6.786 7.540 7.917 9.048 12.064 13.572 15.080 15.834 13.572 18.096 20.358 22.620 23.751

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

คา useful bit rate ที่ระบุในตารางที่ 13 - 15 เปนคาโดยประมาณ

-121-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

ตารางที่ 14 คา useful bit rate (Mbit/s) ของสัญญาณ DVB-T ที่สงออกอากาศ จําแนกตามคา Guard Interval, รูปแบบการมอดูเลชั่น, และ code rate ที่เลือกใช กรณีระบบเปนแบบ non-hierarchy และใชแบนดวิธกวาง 7 MHz Guard Interval 1/4 1/8 1/16 1/2 4.354 4.838 5.123 2/3 5.806 6.451 6.830 QPSK 3/4 6.532 7.257 7.684 5/6 7.257 8.064 8.538 7/8 7.620 8.467 8.965 1/2 8.709 9.676 10.246 2/3 11.612 12.902 13.661 16QAM 3/4 13.063 14.515 15.369 5/6 14.515 16.127 17.076 7/8 15.240 16.934 17.930 1/2 13.063 14.515 15.369 2/3 17.418 19.353 20.491 64QAM 3/4 19.595 21.772 23.053 5/6 21.772 24.191 25.614 7/8 22.861 25.401 26.895 หมายเหตุ : ในกรณีของระบบชนิด hierarchy การหาคา useful bit rate แบงออกไดดังนี้ - useful bit rate ของขบวน HP bit : อานคาจากแถวของ QPSK - useful bit rate ของขบวน LP bit ในกรณี 16QAM : อานคาจากแถวของ QPSK - useful bit rate ของขบวน LP bit ในกรณี 64QAM : อานคาจากแถวของ 16QAM Modulation

Code rate

1/32 5.278 7.037 7.917 8.797 9.237 10.556 14.075 15.834 17.594 18.473 15.834 21.112 23.751 26.390 27.710

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

-122-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

ตารางที่ 15 คา useful bit rate (Mbit/s) ของสัญญาณ DVB-T ที่สงออกอากาศ จําแนกตามคา Guard Interval, รูปแบบการมอดูเลชั่น, และ code rate ที่เลือกใช กรณีระบบเปนแบบ non-hierarchy และใชแบนดวิธกวาง 8 MHz Guard Interval 1/4 1/8 1/16 1/2 4.98 5.53 5.85 2/3 6.64 7.37 7.81 QPSK 3/4 7.46 8.29 8.78 5/6 8.29 9.22 9.76 7/8 8.71 9.68 10.25 1/2 9.95 11.06 11.71 2/3 13.27 14.75 15.61 16QAM 3/4 14.93 16.59 17.56 5/6 16.59 18.43 19.52 7/8 17.42 19.35 20.49 1/2 14.93 16.59 17.56 2/3 19.91 22.12 23.42 64QAM 3/4 22.39 24.88 26.35 5/6 24.88 27.65 29.27 7/8 26.13 29.03 30.74 หมายเหตุ : ในกรณีของระบบชนิด hierarchy การหาคา useful bit rate แบงออกไดดังนี้ - useful bit rate ของขบวน HP bit : อานคาจากแถวของ QPSK - useful bit rate ของขบวน LP bit ในกรณี 16QAM : อานคาจากแถวของ QPSK - useful bit rate ของขบวน LP bit ในกรณี 64QAM : อานคาจากแถวของ 16QAM Modulation

Code rate

1/32 6.03 8.04 9.05 10.05 10.56 12.06 16.09 18.10 20.11 21.11 18.10 24.13 27.14 30.16 31.67

ที่มา : เอกสาร ETSI หมายเลข EN 300 744 v1.5.1 - Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television ตัวอยางเชน ในระบบชนิด non-hierarchy, ใชแบนดวิธกวาง 8 MHz, GI = 1/16, Mapper ทํางานแบบ 16QAM และเลือกใช code rate = 2/3 สัญญาณที่ออกจากระบบดังกลาวจะมี useful bit rate เทากับ 15.61 Mbit/s

-123-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

แตถาเปลี่ยนเงือ่ นไขใหมวาระบบขางตนเปนชนิด hierarchy แทนโดยพารามิเตอรอื่นเหมือนเดิม ทุกประการ คา useful bit rate ของ HP bit จะไดจากแถวของ QPSK โดยมีคาเปน 7.81 Mbit/s ขณะที่ useful bit rate ของ LP bit จะตองไปอานจากแถวของ QPSK ดวย (เนื่องจากตัวอยางให Mapper ทํางานแบบ 16QAM) โดยคา useful bit rate ของ LP bit จะมีคาเทากับ 7.81 Mbit/s เหมือนกับกรณีของ HP bit อนึ่งปริมาณ useful bit rate รวมที่ไดก็คือ 7.81 + 7.81 = 15.61 โดยประมาณซึ่งเทากับกรณีของระบบประเภท non-hierarchy ขางตน เมื่อลองสังเกตทิศทางของขอมูลตามตารางที่ 13 - 15 ก็จะพบวาคา useful bit rate มีแนวโนมเพิ่มขึ้น เมื่อเราเปลี่ยนคาพารามิเตอรตัวหนึ่งตัวใดหรือหลายตัวพรอมๆกัน ดังตอไปนี้ • เปลี่ยนคา GI ที่ใชจาก 1/4 -> 1/8 -> 1/16 -> 1/32 • เปลี่ยนมอดูเลชั่นที่ใชจาก QPSK -> 16QAM -> 64QAM • เปลี่ยน code rate ที่ใชจาก 1/2 -> 2/3 -> 3/4 -> 5/6 -> 7/8 สรุ ป ว า ระบบ DVB-T ได ใ ห ค วามยื ด หยุ น ต อ การทํ า งานแก ผู ส ง กระจายเสี ย งเป น อย า งดี ดวยพารามิเตอรการทํางานที่สามารถปรับแตงคาได สิ่งนี้สงผลตอไปถึงคุณสมบัติสัญญาณในแงของคุณภาพ ตลอดจนความทนทานตอสิ่งรบกวนของรายการ/บริการที่มีไดหลายระดับ ดวยขอเท็จจริงดังกลาวทําใหหนาที่ ของผู ส ง กระจายเสี ย งจึ ง เหลื อ แต เ พี ย งการหาให ไ ด ว า คุ ณ สมบั ติ ข องสั ญ ญาณแบบใดเหมาะสมที่ สุ ด กับสภาพแวดลอมการแพรภาพที่ตนทํางานอยูดวย 7. บทสงทาย จากที่ ไ ด อ ธิ บ ายมาตั้ ง แต ต น จะเห็ น ได ว า เทคโนโลยี โ ทรทั ศ น ส ายพั น ธุ ดิ จิ ต อลอย า ง DVB-T มี ร ายละเอี ย ดการทํ า งานของระบบส ง ที่ ค อ นข า งแตกต า งไปจากที วี ใ นระบบอนาล็ อ กเดิ ม เป น อย า งมาก นอกเหนือไปจากการใชภาค coder เพื่อแปลงและเขารหัสขอมูลตนฉบับจากอนาล็อกใหเปนบิตดิจิตอลแลว ก็ยังมีเทคนิคการประมวลผลสัญญาณรูปแบบใหมๆที่ถูกนํามาประยุกตใช อาทิเชน การสลับตําแหนงขอมูล (interleaving) ทั้งในระดับไบตและบิตขอมูล, การเขารหัสแบบ punctured convolutional เพื่อการตรวจจับ และแกไขขอผิดพลาดของขอมูลตรงปลายทางที่เราเรียกแนวคิดแบบนี้วา Forward Error Correction (FEC) หรือแมแตเทคนิคการแปลงบิตขอมูลใหเปนสัญญาณ OFDM กอนสงออกอากาศเพื่อลดผลกระทบดานลบ จากสัญญาณรบกวนและปรากฏการณ multipath effect ความแตกตางที่เกิดขึ้นในระบบสงสัญญาณขางตนไดนํามาสูความแตกตางของรายการรวมถึงบริการ ที่มีในทีวีดิจิตอล DVB-T เปนผลตามมา ทั้งนี้ความตางดังกลาวจําแนกออกไดเปน 2 ประเด็น ประเด็นแรกก็คือ คุณภาพตลอดจนอรรถรสของการรับชมรายการที่เปลี่ยนไปในทางที่ดีขึ้น ขณะที่ประเด็นที่ 2 เปนเรื่องของ

-124-

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2550 โดย นายภูษิต มุงมานะกิจ

การปรากฏตัวบนหนาจอทีวีตอหนาผูชมเปนครั้งแรกของบริการเสริม อาทิเชน interactive TV, datacasting ทั้งนี้ดวยลักษณะ, รูปแบบของรายการ/บริการที่เปลี่ยนไปดังกลาวไดชวยเพิ่มคุณคาของเครื่องรับโทรทัศน ให มี ม ากขึ้ น กว า เดิ ม โทรทั ศ น ใ นอนาคตจึ ง ไม ไ ด เ ป น เพี ย งอุ ป กรณ สํ า หรั บ รั บ เอารายการมาแพร ภ าพ แตเพียงอยางเดียวเหมือนที่เคยเปนมาอีกตอไป -------------------------------------------------------