Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ ứng dụng công nghệ hệ thống dữ liệu vô tuyến rds trong truyền dẫn dữ liệu số qua...

Tài liệu ứng dụng công nghệ hệ thống dữ liệu vô tuyến rds trong truyền dẫn dữ liệu số qua hệ thống fm tương tự

.PDF
63
372
136

Mô tả:

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Xuân Quyền. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kì hình thức nào trước đây. Ngoài ra trong đề tài có dùng một số sơ đồ khối của các tác giả khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc. Nếu phát hiện bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình. Hà Nội, ngày 4 tháng 9 năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Tiến Thiện HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 1 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN TÓM TẮT LUẬN VĂN Công nghệ hệ thống dữ liệu vô tuyến RDS là một chuẩn giao thức truyền thông cho việc nhúng một lượng nhỏ thông tin trong truyền thanh FM. Công nghệ này ra đời từ khá lâu nhưng những ứng dụng của nó trong truyền thanh vẫn rất lớn. Không chỉ có ứng dụng trong giải trí với những bản tin hiển thị được phát kèm cùng với sóng FM mà các bản tin điều khiển của RDS cũng rất hữu ích trong giao thông vận tải, giúp các lái xe có được thông tin cần thiết. Trong khuôn khổ luận văn, em đã thiết kế và phát triển đề tài “Ứng dụng công nghệ hệ thống dữ liệu vô tuyến RDS trong truyền dẫn dữ liệu số qua hệ thống phát thanh FM tương tự”. Cụ thể đồ án gồm 3 Chương:  Chương 1: TỔNG QUAN VỀ RDS (Radio Data System) VÀ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG FM Giới thiệu về hệ thống FM trên android và giao thức RDS.  Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ RDS TRONG HỆ THỐNG THU FM TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID Đưa ra các phân tích hệ thống, các yêu cầu chức năng, xây dựng sơ đồ khối hệ thống.  Chương 3: TRIỂN KHAI HỆ THỐNG RDS THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Đưa ra các yêu cầu thực thi hệ thống: các yêu câu về cơ sở hạ tầng, nền tảng và ngôn ngữ lập trình. HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 2 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN ABSTRACT Radio Data System (RDS) is a communications protocol standard for embedding small amounts of digital information in conventional FM radio broadcasts. RDS has had since a long time ago, however its application in the broadcasting system are still very large. It plays a very important role in entertainment with the display messages are transmitted, besides, the control messages of RDS is also very useful in transportation, it helps drivers get the needed information. In the framework of the thesis, I’ve designed and developed my thesis "Application of the Radio Data System RDS technology in transmitting digital data through analog FM broadcasting system ". The content of our project include:  Chapter 1: OVERVIEW OF RDS (RADIO DATA SYSTEM) AND IMPLEMENT IN FM SYSTEM About FM on android and RDS protocol.  Chapter 2: ANALYSIS AND DESIGN RDS IN FM BROADCASTING SYSTEM ON ANDROID OPERATING SYSTEM Giving the system analysis, the functional requirements, building system block diagram.  Chapter 3: DEPLOYING PRACTICAL RDS SYSTEM AND RESULTS EVALUATION Giving the deploying system requirements: the requests for infrastructure, platforms and programming languages. HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 3 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................1 TÓM TẮT LUẬN VĂN.........................................................................................2 ABSTRACT...........................................................................................................3 BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................6 DANH MỤC HÌNH VẼ.........................................................................................7 LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................9 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ RDS VÀ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG FM ........................................................................................................................10 1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG ..........................................................................10 1.2 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐIỀU TẦN ...................................................10 1.2.1 Lý thuyết chung về điều chế tần số ....................................................10 1.2.2 Tín hiệu điều chế FM.........................................................................11 1.2.3 Phổ của tín hiệu điều tần ....................................................................13 1.3 TỔNG QUAN VỀ RDS (Radio Data System) ..........................................16 1.3.1 Khái niệm và lịch sử phát triển RDS ................................................16 1.3.2 Cấu trúc dữ liệu của RDS....................................................................16 1.3.3 Nguyên lý hoạt động của RDS .............................................................21 1.4 ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG FM...................................................21 1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG ...........................................................................22 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ RDS TRONG HỆ THỐNG THU FM TRÊN ANDROID.........................................................................................24 2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG .........................................................................24 2.2 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG ...............................................24 2.2.1 Kiến trúc FM radio trong hệ điều hành Android................................24 2.2.2 Cấu trúc và chức năng của các tầng....................................................25 2.2.3 Cấu trúc của module RDS trong hệ thống. ...........................................29 2.3 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG CỦA RDS. .....................................30 2.3.1 Xây dựng biểu đồ hoạt động ..............................................................30 HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 4 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 2.4 ĐHBKHN MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG .....................................................................33 2.4.1 Xây dựng biểu đồ tuần tự...................................................................33 2.4.2 Xây dựng biểu đồ máy trạng thái .......................................................37 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG............................................................................37 CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI HỆ THỐNG THU RDS THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ....................................................................................................38 3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG ..........................................................................38 3.2 LỰA CHỌN PHẦN MỀM VÀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH......................38 3.2.1 Nền tảng hệ điều hành Android ...........................................................38 3.2.2 3.3 Kiến trúc hệ thống:...................................................................................44 3.3.1 Sơ đồ tổng quan toàn hệ thống. .............................................................44 3.3.2 3.4 Ngôn ngữ lập trình . ...........................................................................42 Sơ đồ chức năng tương tác của phần mềm .........................................46 Thiết kế chi tiết: .......................................................................................47 3.4.1 Mô hình giao tiếp của các tầng trong hệ thống FM.............................47 3.4.2 Lưu đồ giải thuật lấy thông tin RDS thông qua hệ thống FM .............51 3.4.3 Phương thức và cơ chế truyền nhận bản tin RDS giữa các tầng ............51 3.5 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ............................................................................58 3.5.1 Kết quả thử nghiệm...........................................................................58 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...............................................62  Các vấn đề đã làm được ........................................................................62  Định hướng trong tương lai ...................................................................62 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................63 HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 5 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT FM: Frequency Modulation (Điều chế tần số) VHF: Very High Frequency (Mức tần số rất cao) NF: Network Follow (Luồng dữ liệu mạng) RDS: Radio Data System (Hệ thống dữ liệu radio) RBDS: Radio Broadcast Data System (Hệ thống dữ liệu phát thanh radio) PS: Programme Service (Tên dịch vụ chương trình) PI: Programne Identification code (Mã nhận dạng chương trình) DI: Decoder Identification code (Mã nhận dạng chức năng) PTY: Programme Type Code (Mã kiểu chương trình) TP: Traffic Program Identification code (Mã nhận dạng chương trình phương tiện) TA: Traffic Anouncement code (Mã thông báo trạm) M/S: Music-Speech switch code (Mã chuyển âm nhạc/ tiếng nói) CRC: Cyclic redundancy check (Mã kiểm tra lỗi) FM HCI: Frequency Modulation Host controller interface (Giao diện máy chủ điều khiển) EBU: European Broadcasting Union (Hiệp hội liên minh phát thanh Châu Âu) BPSK: Binary Phase Shift Keying (Điều chế pha nhị phân) PLL: Phased-locked loop (Vòng khóa pha) MSB: Most significant bit (Bit có trọng số lớn nhất) VCO: Voltage controlled oscillator (Bộ tạo dao động điều khiển bằng điện áp) AFC: Automatic Frequency Control (Tự động điều chỉnh tần số sóng mang) DSP: Digital signal processor (Bộ xử lý tín hiệu âm thanh tích hợp nhiều tính năng) ADC: Analog to digital converter (Bộ chuyển đổi tương tự ra số) DAC: Digital to Analog converter (Bộ chuyển đổi số ra tương tự) HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 6 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Điều chế FM ..........................................................................................11 Hình 1.2: Cấu trúc của một group trong RDS [1]..................................................17 Hình 1.3: Định dạng của một group RDS [1] ........................................................18 Hìnn 1.4: Phổ tín hiệu FM và RDS [1] ..................................................................20 Hình 2.1 Kiến trúc của hệ thống FM trong nền tảng hdh Android[6] ....................25 Hình 2.2 Giao tiếp giữa tầng App với tầng dưới. ...................................................26 Hình 2.3. Các khối của tầng MiddleWare .............................................................27 Hình 2.4 Kiến trúc tổng quát của tầng HAL...........................................................28 Hình 2.5 Sơ đồ kiến trúc tổng quan của module RDS ............................................29 Hình 2.6 Sơ đồ turn On/Off phần mềm...................................................................30 Hình 2.7. Sơ đồ quá trình tìm kiếm kênh ................................................................31 Hình 2.8 Sơ đồ Tune của hệ thống ........................................................................32 Hình 2.9 Biểu đồ tự turn on phần mềm ..................................................................33 Hình 2.10 Biểu đồ Turn off phần mềm ..................................................................34 Hình 2.11 Sơ đồ tìm kiếm kênh ..............................................................................35 Hình 2.12 Sơ đồ dò kênh........................................................................................36 Hình 2.13 Sơ đồ máy trạng thái [6] .......................................................................37 Hình 3.1 Kiến trúc của hệ điều hành Android.......................................................40 Hình3.2 Cơ chế Proxy trong AIDL .......................................................................43 Hình 3.3 ADIL trong ứng dụng RDS......................................................................43 Hình 3.4 Cơ chế hoạt động của JNI......................................................................44 Hình 3.5 Góc nhìn tổng quan toàn hệ thống .........................................................45 Hình 3.6 Biều đồ ca sử dụng của phần mềm .........................................................46 Hình 3.7 Mô hình giao tiếp của các module trong hệ thống[8] .............................47 Hình 3.8 Kết nối giữa tầng FM application và FM driver.[8]...............................48 Hình 3.9 Kiến trúc của FM V4L2 [8].....................................................................48 Hình 3.10 Kiến trúc của FM host. [8]...................................................................49 Hình 3.11 FM HCI architecture [8].....................................................................50 Hình 3.12 Lưu đồ thuật toán bản tin hiển thị RDS ................................................51 Hình 3.13 Cấu trúc khung dữ liệu [1]...................................................................51 Hình 3.14 Định dạng bản tin [1] ..........................................................................52 Hình 3.15 Cấu trúc trường PI [1].........................................................................52 Hình 3.16 Cấu trúc trường PS [1] .......................................................................53 Hình 3.17 Cấu trúc trường radio text [1]..............................................................53 Hình 3.18 Sơ đồ cơ chế truyền nhận bản tin RDS .................................................55 Hình 3.19 Luồng gửi nhận bản tin RDS ở tầng kernel ..........................................55 Hình 3.20 Luồng gửi nhận bản tin RDS tại tầng native Framework......................56 Hình 3.21 Gửi nhận bản tin RDS tại tầng native app............................................56 Hình 3.22 Gửi nhận bản tin RDS tại tầng ứng dụng ............................................57 Hình 3.23 Các bước cài đặt phần mềm ..................................................................58 Hình 3.24 Khởi động adb command ......................................................................58 Hình 3.25 Thông báo từ tầng kernel .....................................................................59 HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 7 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 3.26 Giao diện chính của phần mềm ............................................................60 Hình 3.27 Quá trình tìm kiếm kênh........................................................................60 Hình 3.28 Giao diện hiển thông thông tin RDS .....................................................61 Hình 3.29 Giao diện danh sách kênh yêu thích .....................................................61 HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 8 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phát thanh dùng sóng mang điều tần FM đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực từ đời sống văn hóa, xã hội đến các lĩnh vực khoa học kĩ thuật, giáo dục, quân sự. Rất nhiều công nghệ ra đời nhằm cải tiến chất lượng của hệ thống phát thanh FM, một trong số đó là công nghệ hệ thống dữ liệu vô tuyến RDS. Công nghệ RDS cho phép truyền dữ liệu số tốc độ thấp qua hệ thống FM truyền thông. Cung cấp cho người dùng nhiều thông tin hữu ích về tên chương trình phát, nội dung đang phát, tên trạm phát, vv. Việc tích hợp công nghệ RDS vào phát thanh FM hiện đã được triển khai ở nhiều nước trên thế giới. Đặc biệt, việc thu sóng phát thanh FM hiện nay đã được tích hợp phố biến trên các thiết bị di động. Do đó việc phát triển công nghệ RDS trên nền tảng hệ điều hành android là một ứng dụng tiềm năng và hữu ích. Trong thời gian vừa qua dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Xuân Quyền và sự nghiên cứu nghiêm túc, em đã hoàn thành luận văn “ Ứng dụng công nghệ hệ thống dữ liệu vô tuyến RDS trong truyền dẫn dữ liệu số qua hệ thống phát thanh FM tương tự ". Ứng dụng cho phép người dùng nghe sóng FM và đọc được các thông tin hiển thị RDS trên các thiết bị di động. Với những nỗ lực nghiên cứu, luận văn đã đạt được một số kết quả nhất định. Mặc dù vậy, do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi một số thiếu. Vì vậy, học viên rất mong những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và bạn bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Xuân Quyền tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện luận văn. HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 9 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ RDS VÀ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG FM 1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG Chuẩn RDS được giới thiệu lần đầu tiên để phục vụ cho việc xử lý tín hiệu cho mã hóa RDS (ở các nước châu Âu), phiên bản RBDS (ở Bắc Mỹ). Hệ thống RDS được ứng dụng trong thu phát sóng FM ở dải tần 87.5 MHz tới 108.0 MHz để truyền tải thông tin cho cả chương trình stereo (đa âm) và mono (đơn âm). Chương một sẽ giới thiệu về các cơ sở lý thuyết và nguyên lý về sóng FM và giao thức RDS. 1.2 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐIỀU TẦN 1.2.1 Lý thuyết chung về điều chế tần số Điều chế tần số được áp dụng trong kỹ thuật vô tuyến điện và kỹ thuật xử lý tín hiệu. Người ta truyền thông tin trên một sóng mang cao tần bằng cách thay đổi tần số sóng mang theo tín hiệu cần truyền, trong khi biên độ của sóng mang cao tần không thay đổi [1]. Sóng mang thường có tần số cao hơn so với tần số của tín hiệu mà nó truyền tải. Sóng mang thường dùng để truyền các thông tin xuyên qua không gian như một sóng điện từ (ví dụ như liên lạc bằng sóng vô tuyến) hay cho phép vài sóng mang tần số khác nhau có thể chia sẻ chung một môi trường phát sóng vật lý bằng phương pháp ghép kênh phân chia theo tần số (ví dụ như trong trường hợp của hệ thống truyền hình cáp). FM (Frequency Modulation) là phương pháp điều chế biến đổi tần số của sóng mang cao tần theo biên độ của tín hiệu tin tức. Việc truyền tín hiệu âm thanh qua hệ thống radio FM là phổ biến nhất. Tuy nhiên, máy phát FM cũng có thể truyền dữ liệu số tốc độ thấp được gọi là hệ thống dữ liệu radio (Radio Data System - RDS) ở châu Âu và hệ thống radio dữ liệu (Radio Broadcast Data System - RBDS). Từ năm 1940 khi bắt đầu phát hiện thấy ưu điểm chống can nhiễu của kỹ thuật điều tần, kỹ thuật mới này được được sử dụng mạnh mẽ. Hiện nay kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi trong phát thanh, hệ thống vô tuyến hai chiều, hệ thống ghi HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 10 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN băng từ và hệ thống truyền dẫn video. Trong hệ thống vô tuyến, điều tần với băng thông đủ lớn giúp ích lớn cho việc loại bỏ tạp âm trong khi truyền. 1.2.2 Tín hiệu điều chế FM Điều chế tần số được áp dụng trong kỹ thuật vô tuyến điện và kỹ thuật xử lý tín hiệu. Người ta truyền thông tin trên một sóng mang cao tần bằng hai cách. Thay đổi tần số sóng mang theo tín hiệu cần truyền khi biên độ của sóng mang cao tần không thay đổi, đó là kỹ thuật điều chế tần số. Và điều chế biên độ của sóng mang theo tín hiệu cần truyền mà tần số sóng mang vẫn giữ nguyên. Ngoài ra còn nhiều phương pháp điều chế khác, như điều chế pha, điều chế mạch xung, điều chế biên mã, điều chế đơn biên... [1] Tín hiệu điều chế FM Hình 1.1 Điều chế FM Tín hiệu sóng mang cao tần chưa điều chế là đơn hài, xác định bởi: (1.1) Trong đó: là pha tức thời của dao động cao tần, xác định trạng thái tín hiệu HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 11 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN tại thời điểm t. là tần số sóng mang. là pha ban đầu. Giữa tần số và pha có quan hệ: (1.2) (1.3) là hệ số Khi đó tín hiệu điều chế FM có dạng: Độ dịch tần số (frequency deviation): là lượng mà tần số sóng mang sai lệch so với tín hiệu sóng mang chưa được điều chế. Đối với một hệ thống FM, độ dịch tần số cho phép cực đại là độ lệch tần số lớn nhất kể từ tần số trung tâm, nó là một đại lượng quan trọng và được xem như là tốc độ dịch hệ thống fd (rated system deviation). Khi fd được xác lập nó sẽ xác định biên độ của điều chế tần số. Ở hầu hết mọi thời điểm, điện áp điều chế đều nhỏ hơn giá trị cực đại này và khi đó, độ lệch tần số là . Chỉ Số Điều Chế (modulation index) là độ lệch pha đỉnh của tín hiệu FM, ký hiệu là mf. HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 12 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Tỉ số độ lệch (deviation ratio): Khi một hệ thống FM được thiết kế, cần phải sử dụng những giá trị cho phép tối đa cho cả độ lệch của sóng mang lẫn tần số tín hiệu điều chế. Do đó, chỉ số điều chế được biết như là độ lệch D: Độ lệch của một hệ thống FM xác định là không đổi, trong khi đó chỉ số điều chế thay đổi không ngừng cùng với sự thay đổi của điện áp và tần số tín hiệu. 1.2.3 Phổ của tín hiệu điều tần Tín hiệu điều chế và pha ban đầu sóng mang 0 = 0. Tín hiệu FM có dạng như sau: Với: : chỉ số điều chế : độ di tần  FM dải hẹp (NBFM: ) Nếu độ di tần nhỏ (mf <0.25), ta có: (1.9)  Phổ tín hiệu FM dải hẹp gồm sóng mang và hai biên tương tự AM  FM dải rộng (WBFM: wideband FM mf > 0.25) có thể khai triển theo các hệ số của hàm Bessel như sau: HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 13 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Biên độ của chúng tỷ lệ với hàm Bessel bậc n: Bảng 1.1 Các hệ số của hàm Bessel tương ứng với một số chỉ số điều chế mf mf 0.0 0 0.2 5 0.5 1.0 1.5 2.0 2.4 1 J0 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 J12 J13 J14 1.00 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0.51 0.56 0.23 0.06 0.01 - - - - - - - - - - 0.22 0.58 0.35 0.13 0.03 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0.50 0.45 0.22 0.07 0.02 0.01 - - - - - - - - 0.34 0.49 0.31 0.13 0.04 0.01 - - - - - - - - 0.98 0.12 0.94 0.24 0.03 0.77 0.44 0.11 0.02 0 2.5 −0. 05 3.0 −0. 26 0.52 0.43 0.20 0.06 0.02 HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 14 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4.0 −0. −0. 40 07 5.0 −0. −0. 18 5.5 3 6.0 7.0 8.0 8.6 5 0 0.15 34 28 09 10. −0. 25 - - - - - - - - - - - - - 0.25 0.40 0.32 0.19 0.09 0.03 0.01 - - - - - 0.11 0.36 0.36 0.25 0.13 0.06 0.02 - - - - - - - - - - - - - - 0.05 0.36 0.39 0.26 0.13 0.05 0.02 13 −0. −0. 0.17 0.23 0 0.36 0.43 0.28 0.13 0.05 0.02 −0. −0. 0.30 0.00 9.0 −0. 0 33 ĐHBKHN 24 −0. −0. 30 17 0.16 0.35 0.34 0.23 0.13 0.06 0.02 −0. −0. −0. 11 0.27 0.06 0.25 0.14 29 10 −0. −0. 24 23 0.19 0.34 0.32 0.22 0.13 0.06 0.03 0.03 0.26 0.34 0.28 0.18 0.10 0.05 0.02 −0. −0. −0. 18 0.04 0.25 0.06 27 06 0.20 0.33 0.31 0.21 0.12 0.06 0.03 0.01 −0. −0. −0. 22 23 01 - 0.22 0.32 0.29 0.21 0.12 0.06 0.03 0.01  Băng thông của tín hiệu điều chế FM Về lý thuyết độ rộng băng thông cao tần tín hiệu FM vô cùng lớn, tuy nhiên thực tế quy định giới hạn băng thông FM đến thành phần phổ biên . Băng thông này tính theo công thức: BFM  2(f  fm) = 2(mf + 1)fm, với fm là tần số tín hiêu điều chế tần thấp băng gốc. HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 15 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN 1.3 TỔNG QUAN VỀ RDS (Radio Data System) 1.3.1 Khái niệm và lịch sử phát triển RDS RDS (Radio Data System) là hệ thống truyền dữ liệu qua sóng radio. Đây là một chuẩn giao thức truyền thông cho việc gửi thêm thông tin kỹ thuật số trên các chương trình phát thanh qua sóng FM. RDS chuẩn hóa một số loại thông tin được truyền, bao gồm thời gian, mã trạm và thông tin chương trình. Đài phát thanh có thể sử dụng RDS để gửi đi các bản tin quảng bá ngắn gọn cho người sử dụng hiển thị trên màn hình như thông tin thời tiết, giá cả, tình hình giao thông, thông tin quảng cáo. Đặc biệt có thể phát thanh chia theo từng khu vực và nội dung phát thanh không bị ảnh hưởng. Sóng FM sử dụng băng tần UHF (tần số từ 87.5 tới 108 Mhz) cho phép phủ sóng trong vòng bán kính từ 80 tới 160 km. Trạm phát sóng FM sử dụng phương pháp đa truy nhập theo tần số (FDMA) để chia sẻ băng tần UHF, một trạm phát FM có thể truyền một hoặc nhiều kênh. [1] RDS sử dụng dải tần trong khoảng 55 KHz tới 59 KHz với phương pháp điều chế theo pha tín hiệu (PSK), cho tốc độ truyền 1187.5 bps. Nếu trừ đi các bit sử dụng để phát hiện, sửa lỗi và đồng bộ hóa thì tốc độ truyền thực tế khoảng 731 bps. Giao thức RDS được phát triển bởi Hiệp hội liên minh phát thanh châu Âu (EBU) và được công bố phiên bản đầu tiên vào năm 1984. Từ đó đã trở thành một tiêu chuẩn quốc tế được công nhận bởi tổ chức IEC(International Electrotechnical Commission). 1.3.2 Cấu trúc dữ liệu của RDS Dữ liệu RDS được định dạng trong các group. Có 16 group được chia làm hai loại A và B. Mỗi group chứa 104 bit được chia thành 4 block 26 bit. Mỗi block bao gồm 16 bit thông tin và 10 bit để sửa lỗi và đồng bộ (Hình.1)  Cấu trúc của một group. Mỗi Group bao gồm bốn Block chứa những thông tin sau (Hình 1.2) Block 1 của mỗi group chứa mã PI (Program Identification). Block 2 chứa những thông tin sau: HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 16 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 1.2: Cấu trúc của một group trong RDS [1]  Group type code dùng để phân biệt ứng dụng của group. Bao gồm 4 bit A0, A1, A2, A3. Mỗi loại ứng dụng có hai version A và B, version được xác định bằng bit B0 trong Block 2. B0 = 0: PI code chỉ chứa trong Block 1 (version A). B0=1: PI code được chứa trong block 1 và 3 của tất cả các group (version B).  Traffic program (TP): 1 bit  Program type code (PTY): 5 bit  5 bit cho những thông tin riêng biệt Mã phát hiện, sửa lỗi và đồng bộ: 10 bit cuối của mỗi block được sử dụng cho để sửa lỗi và đồng bộ. Đồng bộ hóa hoạt động bằng cách sử dụng các dữ liệu được xác định trước. Phát hiện lỗi hoạt động bằng cách sử dụng thuật toán phát hiện tất cả 1 hoặc 2 bit lỗi trong một block và phát hiện tất cả các lỗi trong khoảng dưới 11 bit. [1]  Block 3 và 4 chứa những dữ liệu cụ thể  Thứ tự truyền của các bit Tất cả các thông tin của words và checkwords có các bit quan trọng nhất (MSB) được truyền đầu tiên. Do đó các bit cuối cùng truyền đi trong một số nhị phân hoặc địa chỉ có trọng lượng 20. Dữ liệu truyền là hoàn toàn đồng bộ và không có khoảng trống giữa các nhóm hoặc các khối. Từ thông tin và sử dụng của họ được giải thích trong hình (Hình 1.2) định dạng tin nhắn. HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 17 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN Hình 1.3: Định dạng của một group RDS [1]  Các thông tin hiển thị RDS [1]  Program service name (PS): Tên chương trình chứa tối đa 8 ký tự. Nó có thể được sử dụng để thông báo cho người dùng tên của trạm phát. PS được truyền trong group 0A.  Radio text (RT): Cho phép truyền tối đa 64 ký tự. Ngoài ra RT cho phép truyền các bản tin chuỗi. RT được truyền trong group 2A và 2B.  Clock time and date (CT): Cho phép truyền thông tin thời gian và ngày tháng hiện tại. Các máy thu có thể hiển thị thời gian hoặc đồng bộ lại thời gian nội bộ. CT được truyền trong group 4A.  Các thông tin điều khiển RDS  Program Identification (PI): Mã PI cho phép máy thu FM phân biệt được các quốc gia, khu vực trong trường hợp cùng một chương trình được truyền đi và xác định các chương trình riêng biệt. Nó không hiển thị trực tiếp trên màn hình và được gán cho mỗi chương trình riêng lẻ, cho phép phân biệt với các chương trình khác. Mã PI cho phép máy thu tìm kiếm tự động một tần số thay thế cho chương trình hiện tại trong trường hợp tín hiệu nhận được không tốt.  Program type code (PTY): Định nghĩa loại chương trình được truyền trong mỗi group (Ví dụ: tin tức, nhạc Pop, nhạc Jazz…). Bao gồm 5 bit, có thể định nghĩa được 32 loại chương trình. Máy thu có thể sử dụng PTY để tìm kiếm những loại chương trình cụ thể. HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 18 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN  Traffic Program Identification (TP): Dùng để xác định các trạm phát đang phát các bản tin giao thông không. TP được truyền trong tất cả các group.  Traffic Announcement Identification (TA): dùng để cho biết một sự kiện giao thông đang diễn ra. TA có thể sử dụng để máy thu FM tự động chuyển kênh, thay đổi mức âm lượng. TA được truyền trong group 0a, 0B và 15B.  Music/Speech Switch (M/S): dùng để xác định chương trình đang phát là âm nhạc hay giọng nói. Tín hiệu này cho phép máy thu tự động thay đổi mức độ âm lượng cho phù hợp với âm nhạc hoặc giọng nói. M/S được truyền trong group 0A, 0B và 15B.  Decoder Identification (DI): dùng để xác định chế độ hoạt động. DI được truyền trong group 0a, 0b, 15B.  Alternative Frequencies (AF): tần số thay thế được sử dụng để gửi danh sách các tần số truyền cùng một chương trình. Máy thu có thể tự động chuyển sang một tần số thay thế nếu tín hiệu tại tần số hiện tại yếu.  Program Item Number (PIN): dùng để xác định thời gian phát sóng của một chương trình cụ thể. Có thể sử dụng thông tin này để lập kế hoạch ghi lại một chương trình đã lên lịch. PIN được truyền trong group 1A và 1B.  Các thông tin RDS đặc biệt  Enhanced Other Networks Information (EON): Thông tin này được sử dụng để cập nhật thông tin các chương trình có thể nhận được lưu trữ trong máy thu. EON bao gồm các dữ liệu như tần số thay thế, tên PS, bản tin TP, TA, PTY, PIN… của mỗi chương trình RDS. Chúng được tham chiếu bởi các mã PI. Bên thu RDS có thể thiết lập một cơ sở dữ liệu của chương trình giúp cho người sử dụng thuận tiện. Ví dụ như một trạm phát không cung cấp thông tin giao thông, RDS có thể sử dụng chương trình giao thông của một trạm khác. Để làm điều này, máy thu tạm thời chuyển qua một trạm khác trong thời gian có bản tin giao thông. Các thông tin có thể truyền qua EON:  EON-PI: xác định các chương trình khác và giàn chương trình liên quan. HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 19 LỚP KTVT-2014B LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐHBKHN  EON-PS: PS của các chương trình khác có thể truyền qua EON.  EON-PTY: PTY của các chương trình khác có thể truyền qua EON.  EON-TP: Cờ TP của các chương trình khác có thể truyền qua EON. Nó cho phép khả năng xác định các trạm phát sóng cung cấp chương trình giao thông.  EON-TA: Cờ TA của các chương trình khác có thể truyền qua EON. Nó cho phép khả năng phát hiện các bản tin giao thông đang diễn ra ở chương trình khác. Nó có thể sử dụng để tự động chuyển chương trình trong thời gian bản tin diễn ra.  EON-AF: Danh sách các tần số thay thế của các chương trình EON tham chiếu cũng có thể được truyền đi.  EON được truyền trong group 14A và 14B.  Transparent Data Channel (TDC): bao gồm 32 kênh có thể sử dụng để truyền bất cứ loại dữ liệu nào. Máy thu RDS có thể sử dụng dữ liệu TDC cho một ứng dụng bên ngoài như điều khiển một bảng quảng cáo hiển thị dữ liệu liên tiếp. TDC được truyền trong group 5A và 5B.  In house applications (IH): có thể được sử dụng bởi nhà cung cấp để truyền bất cứ loại dữ liệu nào với mục đích nội bộ ví dụ như dùng để chuyển mạch từ xa. IH được truyền trong group 6A và 6B.  Emergency Warning System (EWS): Cho phép truyền các bản tin cảnh báo. Khi nhận được máy thu có thể tự động chuyển sang một đài cảnh báo xác định trước. EWS được truyền trong group 1A và 9A. Hìnn 1.4: Phổ tín hiệu FM và RDS [1] HVTH: NGUYỄN TIẾN THIỆN 20 LỚP KTVT-2014B
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan