Báo cáo thực tập tốt nghiệp Truyền hình kỹ thuật số mặt đất và quá trình chuyển đổi sang DVB-T2

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG 1

----------

BÁO CÁO

THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ MẶT ĐẤT VÀ QUÁ

TRÌNH CHUYỂN ĐỔI SANG DVB-T2

Giáo viên hướng dẫn : ĐỖ ĐỨC THÀNH

Sinh viên thực hiện

: LƯU DOÃN BẮC

: D10VT4

Lớp

Khóa

Hệ

: 2010 – 2015

: Đại Học Chính Quy

HÀ NỘI 7/2014

1

NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP

...........................................................................................................................................

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2014

2

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến các thầy cô Học Viện Công

Nghệ Bưu Chính Viễn Thông dẫ tận tình dạy dỗ và tạo điều điện cho em được nghiên

cứu, học tập và cung cấp cho em các thông tin, kiên thức vô cùng quý báu và cần thiết

trong suốt thời gian học tập cũng như làm đồ án để em có thể thực hiện và hoàn thành

tốt đề tài này.

Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy NCS. Đỗ Đức Thành ở Viện Khoa Học

Kỹ Thuật Bưu Điện đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề

tài.

Mặc dù em đã cố gắng hoàn thành đề tài Thực Tập Tốt Nghiệp này trong phạm

vi và khả năng cho phép nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn

chế nhất định. Vì vậy, em rất mong nhận được sự chỉ bảo và ý kiến đóng góp của thầy

cô và các bạn để đề tài của em có thể hoàn thiện hợn

Em xin chân thành cảm ơn !

3

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP ........................................................................2

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................3

MỤC LỤC .......................................................................................................................4

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU ..........................................................................6

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ...............................................................................................7

LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................8

CHƯƠNG IV: QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI TỪ DVB-T SANG DVB-T2 Ở CHÂU

ÂU VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ TRIỂN KHAI Ở VIỆT NAM.......................................9

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ .................................................10

1.1 Giới thiệu về truyền hình số ...............................................................................10

1.2 Đặc điểm của truyền hình số ..............................................................................11

1.2.1 Yêu cầu về băng tần ...................................................................................11

1.2.2 Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm (S/N )..........................................................................11

1.2.3 Méo phi tuyến ..............................................................................................12

1.2.4 Chồng phổ ...................................................................................................12

1.2.5 Xử lý tín hiệu ...............................................................................................12

1.2.6 Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh ....................................13

1.2.7 Hiệu ứng Ghosts (bóng ma).........................................................................13

1.3 Ưu điểm chính của truyền hình s ố .....................................................................13

1.4 Truyền dẫn tín hiệu số ........................................................................................14

1.4.1 Truyền qua cáp đồng trục :............................................................................14

1.4.2 Truyền tín hiệu truyền hình số bằng cáp quang ..........................................14

1.4.3 Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh..................................................14

1.4.4 Phát sóng truyền hình số trên mặt đất. ........................................................14

1.5 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất hiện nay trên thế giới ...........................15

1.5.1 Chuẩn ATSC .................................................................................................15

1.5.2. Chuẩn ISDB-T..............................................................................................17

1.5.3. Chuẩn DVB ..................................................................................................18

1.5 Kết luận chương I .............................................................................................19

CHƯƠNG II: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU

THẾ HỆ THỨ NHẤT (DVB-T) ...................................................................................21

4

2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T.....................................21

2.2. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T ........................................21

2.2.1. Hệ thống phát DVB-T ..................................................................................21

2.2.2 Hệ thống thu DVB-T ...................................................................................22

2.3 Điều chế COFDM trong DVB-T ......................................................................24

2.3.1 Nguyên lý ....................................................................................................24

2.3.2 Số lượng sóng man g ....................................................................................25

2.3.3 Đặc tính trực giao và việc sử dụng DFT/FFT .............................................27

2.3.4 Tổ chức kênh trong OFDM .........................................................................30

2.3.5. Phương thức mang dữ liệu trong COFDM.................................................33

2.6 Kết luận chương II .............................................................................................35

CHƯƠNG III: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU

THẾ HỆ THỨ 2 (DVB-T2) ..........................................................................................37

3.1. Giới thiệu ............................................................................................................37

3.2. Những yêu cầu cơ bản đối với chuẩn DVB-T2 ..................................................38

3.3. Tiêu chuẩn DVB-T2 ...........................................................................................39

3.3.1. Mô hình cấu trúc DVB-T2 ...........................................................................39

3.3.2. Lớp vật lý DVB-T2 ......................................................................................40

3.4. Kết luận chương III.............................................................................................41

CHƯƠNG IV: QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI TỪ DVB-T SANG DVB-T2 Ở CHÂU

ÂU VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ KHI TRIỂN KHAI DVB-T2 TẠI VIỆT NAM..........43

4.1. Sự ra đời tất yếu của tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB-T2.

....................................................................................................................................43

4.1.1. Các yêu cầu về thương mại đòi hỏi cho ra đời một thế hệ thứ hai cho tiêu

chuẩn truyền hình kỹ thuật số DVB-T. ..................................................................43

4.1.2. Mối quan hệ với tiêu chuẩn số mặt đất DVB-T hiện tại...............................44

4.1.3. Mục đích của các yêu cầu thương mại .........................................................44

4.2. Quá trình chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2. Một số vấn đề cần xem xét khi

triển khai DVB-T 2 .....................................................................................................45

4.2.1. Các yêu cầu của chuẩn DVB-T2 ..................................................................45

4.2.3 Khả năng chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T 2 ..........................................46

4.2.4 Các chiến lược triển khai DVB-T2................................................................47

4.2.5. Hiện trạng (thử nghiệm, thông báo triển khai dịch vụ) ................................48

5

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

7

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ASK

ATSC

Amplitude Shift Keying

Advanced Television System

Committee

Khóa dịch biên độ

Ủy ban hệ thống truyền hình mới

(của Mỹ)

BPSK

COFDM

Binary Phase Shift Keying

Code Orthogonal Frequency

Division Multiplexing

Diferential Binary Phase Shift

Keying

Khóa dịch pha hai mức

Ghép đa tần trực giao có mã

DBPSK

Khóa dịch pha vi sai hai mức

DCT

DFT

DPCM

Discerte Cosine Transform

Discrete Fourier Transform

Differential Pulse Code

Modulation

Chuyển đổi cosin rời rạc

Chuyển đổi Fourierrời rạc

Điều chế xung mã vi sai

DQPSK

DTTB

Differential Quadratue Phase

Shift Keying

Digital Terrestrial Television Truyền dẫn truyền hình số mặt

Khoá dịch pha vi sai bốn mức

Broadcasting

đất

DVB

EDTV

FEC

Digital Video Broadcasting

Enhanced Definition TeleVision Truyền hình phân giải nâng cao

Forward Error Correction

Fast Fourier Transform

Inverse DFT

Quảng bá truyền hình số

Hiệu chỉnh lỗi trước

Chuyển ñổi Fourier nhanh

DFT ngược

FFT

IDFT

IFFT

ISDB-T

Inverse FFT

FFT ngược

Intergeted Services Digital Hệ thống truyền hình số mặt đất

Broadcasting – Terrestrial

Limited Definition

TeleVision

Moving Pictures Experts

Group

sử dụng mạng đa dịch vụ (Nhật

Truyền hình phân giải giới hạn

LDTV

MPEG

Nhóm chuyên gia nghiên cứu về

tiêu chuẩn hình ảnh ñộng

OFDM

PAL

Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép ña tần trực giao

Phase Alternating Line

Hệ truyền hình màu PAL (pha

thay ñổi theo dòng quét)

Khoá dịch pha

PSK

QAM

Phase Shift Keying

Quadrature Amplitude

Modulation

Điều chế biênñộ vuông góc

QPSK

SDTV

Quadratue Phase Shift

Keying

Standard Definition TeleVision

Khoá dịch pha vuông góc

Truyền hình phân giải tiêu

chuẩn

SFN

UHF

VHF

VLC

VSB

Single Frequency Network

Ultra-High Frequency

Very-High Frequency

Variable Length Coding

Vestigial sideband

Mạng ñơn tần số

Mã có độ dài thay đổi

Biên tần cụt

8

LỜI NÓI ĐẦU

Với sự phát triển của kinh tế và khoa học kỹ thuật, các nghành công nghệ trong

đó có công nghệ điện tử viễn thông đã có sự phát triển vượt bậc trong ba thập kỷ vừa

qua đem lại nhiều thành tựu phát minh ứng dụng trong sản xuất, trong đời sống xã hội.

Công nghệ truyền hình là một bộ phận quan trọng trong lĩnh vực điện tử viễn thông,

nó có những ứng dụng rộng rãi to lớn trong phát triển văn hóa đời sống tinh thần xã

hội. Trong hơn một thập kỷ qua chúng ta đã chứng kiến sự chuyển đổi mạnh mẽ của

công nghệ truyền hình từ phương thức tương tự xang công nghệ số. Ở Việt Nam quá

trình chuyển đổi này thực sự ngoạn mục với sự phổ cập từng bước trong lĩnh vực

truyền hình quảng bá và truyền hình trả tiền. Từ đầu những năm 90 cho đến nay

nghành truyền hình đã ứng dụng các thành tựu về công nghệ truyền hình số trong

truyền dẫn vệ tinh, phát triển mạng truyền hình cáp và phổ cập hệ thống truyền hình số

mặt đất

Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền hình, chuẩn truyền hình số DVB-T

là chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất đã được triển khai thành công, được nhiều

nước chấp nhận. Tuy nhiên, từ sau sự ra đời của chuẩn DVB-T thì các nghiên cứu về

kỹ thuật truyền dẫn vẫn tiếp tục được triển khai . Mặt khác, nhu cầu về phổ tần cao

càng khiến cho việc gia tăng hiệu quả sử dụng phổ tần lên mức tối đa càng cấp thiết.

Từ đó đã phát triển lên chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2 là DVB-T2.

Việc nghiên cứu tìm hiểu các đặc tính công nghệ của tiêu chuẩn truyền hình số

DVB-T trong quả trình phát triển lên thế hệ mới DVB-T2 là nhiêm vụ cần thiết đối với

các cơ quan nghiên cứu ứng dụng truyền hình cũng như cán bộ kỹ thuật nghiên cứu

trong lĩnh vực này . Đó là lý do em chọn đề tài: “ Truyền hình kỹ thuật số mặt đất

DVB-T và quá trình chuyển đổi sang DVB-T2”

Bố cục bài báo cáo gôm 4 chương:

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ

CHƯƠNG II: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO THẾ HỆ THỨ NHẤT DVB-T

CHƯƠNG III: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU

THẾ HỆ THỨ HAI (DVB-T2)

9

CHƯƠNG IV: QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI TỪ DVB-T SANG DVB-T2 Ở CHÂU

ÂU VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ TRIỂN KHAI Ở VIỆT NAM

Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu, được sự hướng dẫn khoa học tận tình

của Thầy giáo NCV.Nguyễn Đức Thành, bài báo cáo đã được hoàn thành.Do thời gian

có hạn, trình độ bản thân còn hạn chế, thêm vào đó luận văn của em là vấn đề tương

đối mới nên không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong được sự đóng góp của các

thầy, các cô cùng các bạn.

10

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ

1.1 Giới thiệu về truyền hình số

Truyền hình số (Digital Television) là một phương pháp truyền hình hoàn toàn

mới, là tên gọi một hệ thống truyền hình mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ Studio cho

đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý truyền hình số. Trong đó, một hình ảnh

quang hocjdo camera thu được qua hệ thống ống kính, thay vì được biến đổi thành tín

hiệu điện biến thiên tương tự như hình ảnh quang học nói trên (cả về độ chói và màu

sắc) sẽ được biến đổi thành một dãy tín hiệu nhị phân (dãy các số 0 và 1) nhờ qua trình

biến đổi tương tự số

Trên thế giới, các nhà điều hành cáp, vệ tinh, trên mặt đất đều đang chuyển động

đến môi trường số. Ở Châu Âu, truyền hình số đã được sử dụng ở Anh (phát sóng

truyền hình số, ở Châu Âu, truyền hình số đã được sử dụng ở Anh (phát sóng truyền

hình số 1999, Đức, Pháp, Ireland, Tây Ban Nha, Thụy Điển). Hầu hết các nhà phân

tích công nghiệp đều dự báo việc chuyển dịch lên truyền hình số là một sự tiến hóa

(evolution), nó làm thay đổi cách sống của hàng trăm triệu gia đình trên thế giới, các

công ty cho rằng sự hội tụ giữa máy tính cá nhân, máy thu hình (TV set) và Internet đã

bắt đầu và điều đó sẽ dẫn đến sự chuyển hóa cực đại về máy tính, đối với người tiêu

dùng, kỷ nguyên mới về số sẽ nâng cao việc xem truyền hình ngang với chất lượng

chiếu phim, âm thanh ngang với chất lượng CD cùng với hàng trăm kênh truyền hình

mới và nhiều dịch vụ mới, truyền hình số cho thuê bao xem được nhiều chương trình

truyền hình với chất lượng cao nhất.

Đối với các nhà phát sóng truyền hình, việc chuyển dịch lên môi trường số sẽ

làm giảm việc sử dụng băng tần/kênh, làm tăng khả năng cung cấp các ứng dụng dụng

Internet cho thêu bao và mở ra một lĩnh vực mới, các cơ hội mới về thương mại. Nhiều

dịch vụ mới trên cơ sở truyền hình số sẽ được hình thành:

• Truy cập Internet tại các tốc độ

• Chơi Game trên mạng với nhiều người

• Video theo yêu cầu VOD (video-on-demand)

• Cung cấp các dòng video và audio

• Dịch vụ thanh toán tiền từ nhà (home banking)

• Các dịch vụ thương mại điện tử

11

• Cập nhật phần mềm máy tính

• Truyền thanh, truyền hình đa phương tiện (Multimedia)

• Đọc báo điện tử

Trên năm mươi năm qua, truyền hình sử dụng tín hiệu tương tự như là một

phương tiện truyền dẫn phát sóng. Việc chấm dứt truyền hình tương tự và phát triển

truyền hình số đòi hỏi phải đầu tư mới máy thu hình số, máy phát hình số, các thiết bị

sản xuất và hậu kỳ số cho chương trình truyền hình. Điều đó dẫn đến phải sử dụng

một mặt bằng chung, mở ra các cơ hội cho thị trường dân dụng.

Truyền hình số có tốc độ truyền dữ liệu cao, cho phép cung cấp nội dung đa

phương tiện phong phú và người xem truyền hình có thể lướt qua Internet bằng máy

thu hình. Nhờ có kỹ thuật nén, có thể phát sóng nhiều chương trình truyền hình trên

một kênh sóng (truyền hình tương tự phát sóng 1 chương trình/ 1 kênh sóng).

1.2 Đặc điểm của truyền hình số

1.2.1 Yêu cầu về băng tần

Yêu cầu về băng tần là một sự khác nhau rõ nhất giữa tín hiệu số và tín hiệu

tương tự, tín hiệu số vốn gắn liền với yêu cầu băng tần rộng lớn. Đối với tín hiệu số

tổng hợp yêu cầu tần số lấy mẫu bằng bốn lần tần số sóng mang màu như đối với hệ

thống NTSC là 14,4 MHz nếu thực hiện mã hóa vỡi những mã 8 bit, tốc độ bít sẽ là

115,2 Mbit/s độ rộng băng tần khoảng 58 MHz. Trong khi đó, tín hiệu tương tự cần

một băng tần 4,3 MHz. Nếu cố thêm các bit sửa lỗi yêu cầu băng tần sẽ phải tăng lên

nữa. tuy nhiên trong thực tế năng tần này không phải chỉ dùng cho tín hiệu hình ảnh

ngược lại với dạng số khả năng cho phép giảm độ rộng tần số là rất lớn. Với các kỹ

thuật nén băng tần tỷ lệ đạt được có thể lên tới 100:1 hay hơn nữa. Các tính chất đặc

biệt của tín hiệu hình ảnh như sự lặp lại, khả năng dự báo cũng làm tăng thêm khả

năng giảm băng tần tín hiệu.

1.2.2 Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm (S/N)

Một trong những ưu điểm lớn nhất của tín hiệu số là khả năng chống nhiễu trong

quá trình xử lý tại các khâu truyền dẫn và ghi. Nhiễu tạp âm trong hệ tương tự có tính

chất cộng, tỷ lệ S/N của toàn bộ hệ thống là do tổng cộng các nguồn nhiễu thành phần

gây ra. Vì vậy luôn nhỏ hơn tỷ lệ S/N của khâu có tỷ lệ thấp nhất. Nhiễu trong tín hiệu

số dược khắc phục nhờ các mạch sửa lỗi. Bằng các mạch này có thể khôi phục lại các

12

dòng bit như ban đầu. Khi có quá nhiều bít lỗi, sự ảnh hưởng của nhiễu được làm giảm

bằng cách che lỗi.

Tỷ lệ S/N của hệ thống sẽ giảm rất ít hay không thay đổi cho đến khi tỉ lệ lỗi

BER quá lớn, làm cho cách mạch sửa lỗi và che lỗi mất tác dụng. Khi đó dòng bit

không còn có ý nghĩa tin tức. Trong khi đó đối với các hệ thống tương tự khi có nguồn

nhiễu lớn tín hiệu vẫn có thể sử dụng được.

Tính chất này của hệ thống số đặc biệt có ích cho việc sản xuất chương trình

truyền hình với các chức năng biên tập phức tạp – cần nhiều lần dọc ghi. Ghi băng

bằng tín hiệu số đã được sử dụng rộng rãi trong các năm gần đây. Việc truyền tín hiệu

nhiều chặng cũng được thực hiện rất thuận lợi với tín hiệu số mà không làm suy giảm

chất lượng tín hiệu hình.

Tuy nhiên trong truyền hình quảng bá, tín hiệu số gặp phải vấn đề khó khăn khi

thực hiện kiểm tra chất lượng ở các điểm trên kênh truyền.

1.2.3 Méo phi tuyến

Tín hiệu số không bị ảnh hưởng bởi méo phi tuyến trong quá trình ghi truyền

cũng như đối với tỷ lệ S/N, tích chất này rất quan trongtrong việc ghi đọc chương trình

nhiều lần đặc biệt với các hệ thống truyền hình nhạy cảm với các méo phi tuyến

khuyếch đại vi sai như hệ NTSC

1.2.4 Chồng phổ

Một tín hiệu số được lấy theo mẫu cả chiều thẳng đứng và chiều ngang nên có

khả năng xảy ra chồng phổ theo cả hai hướng. Theo chiều thẳng đứng, chồng phổ

trong hệ thống số và tương tự như nhau. Độ lớn méo chồng phổ thep chiều ngang phụ

thuộc và các thành phần tần số vượt quá tần số lấy mẫu giới hạn Nyquyist. Để ngăn

ngừa hiện tượng chồng phổ theo chiều ngang, có thể thực hiện bằng cách sử dụng tần

số lấy mẫu lớn hơn hai lần thành phần tần số cao nhất trong hệ thống tương tự.

1.2.5 Xử lý tín hiệu

Tín hiệu số có thể được chuyển đổi và xử lý tốt các chức năng mà hệ thống tương

tự không làm được hoặc gặp nhiều khó khăn. Sau khi biến đổi A/D, tín hiệu còn lại

một chiều các số bit “0”, “1” có thể thao tác các công việc phức tạp mà không làm

giảm chất lượng hình ảnh. Khả năng này được tăng lên nhờ việc lưu trữ các bit trong

13

bộ nhớ và có thể đọc ra với tốc độ nhanh. Các công việc tín hiệu số có thể thực hiện

được dễ dàng là: Sửa lỗi gốc thời gian , chuyển đổi tiêu chuẩn, giảm độ rộng băng tần.

1.2.6 Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh

Tín hiệu số cho phép các trạm truyền hình đồng kênh thực hiện ở một khoảng

cách gần nhau hơn nhiều so với hệ thống tương tự mà không bị nhiễu. Một phần vì tín

hiệu số ít chịu ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh, một phần là do khả năng thay thế xung

xóa và xung đồng bộ bằng các từ mã – nơi mà hệ thống truyền dẫn tương tự gây ra

nhiễu lớn nhất. Việc giảm khoảng cách giữa các trạm đồng kênh kết hợp với việc giảm

băng tần tín hiệu, tạo cơ hội cho nhiều trạm phát hình có thể phát các chương trình với

độ phân giải cao.

1.2.7 Hiệu ứng Ghosts (bóng ma)

Hiệu ứng này xảy ra trong hệ thống tương tự do tín hiệu truyền dẫn đến máy thu

theo nhiều đường. Việc tránh nhiễu đồng kênh của hệ thống số cũng làm giảm đi hiện

tượng này trong truyền hình quảng bá

1.3 Ưu điểm chính của truyền hình số

Truyền hình số có nhiều ưu điểm so với truyền hình tương tự như: hình ảnh sạch,

rõ nét, âm thanh ngang với âm thanh của CD, tính chống nhiễu cao, in sao nhiều lần

vẫn đảm bảo hình ảnh chất lượng tốt, thuận lợi cho khâu hậu kỳ, làm kỹ xảo đẹp hơn

… Tuy nhiên, truyền hình số kết hợp với kỹ thuật nén số sẽ cho nhiều điểm nổi bật

hơn nữa như tiết kiệm bộ nhớ, tiết kiệm kênh truyền. Một kênh truyền hình có thể

truyền trên sau chương trình mà mỗi chương trình kèm theo hai đến bốn đường tiếng.

Với các ưu điểm của mình, hệ thống truyền hình số đã được thực hiện ở hầu hết các

quốc gia trên thế giới. Đây là một quá trình tất yếu, Truyền hình Việt Nam cũng đang

ở giai đoạn chuyển tiếp. Việc nghiên cứu truyền hình số và lựa chọn các tiêu chuẩn

cho truyền hình Việt Nam đang được tiến hành.

Hiện nay quá trình số hóa tín hiệu truyền hình ở Việt Nam là sự thay thế dần các

công đoạn, trang thiết bị từ tương tự sang số. Đó là quá trình số hóa từng phần. Rồi

đây truyền hình số sẽ thay thế hoàn toàn truyền hình tương tự, tạo điều kiện cho ngành

công nghiệp này phát triển mạnh mẽ hơn, kết hợp với các mặng truyền thông khác, tạo

thành một thế giới thông tin số, phục vụ cho con người một cách hữu hiệu

14

1.4 Truyền dẫn tín hiệu số

1.4.1 Truyền qua cáp đồng trục:

Để truyền tín hiệu video số có thể sử dụng cáp đồng trục cao tần. Để đạt được

chất lượng truyền hình cao, cáp có chiều dài 2500km cần đảm bảo mức lỗi trên đoạn

trung chuyển 10^-11÷10^-10. Độ rộng kênh dùng cho tín hiệu video bằng khoảng 3/5 tốc

độ bit của tín hiệu. Độ rộng kênh phụ thuộc vào phương pháp mã hoá và phương pháp

ghép kênh theo thời gian cho các tín hiệu cần truyền và rộng hơn nhiều so với ñộ rộng

kênh truyền tín hiệu truyền hình tương tự.

1.4.2 Truyền tín hiệu truyền hình số bằng cáp quang

Cáp quang nhiều ưu điểm trong việc truyền dẫn tín hiệu so với cáp đồng trục

như:

+ Băng tần rộng cho phép truyền các tín hiệu số có tốc độ cao.

+ Độ suy hao thấp trên một đơn vị chiều dài

+ Suy giảm giữa các sợi quang đẫn cao (80dB)

Muốn truyền tín hiệu video bằng cáp quang phải sử dụng mã truyền thích hợp. Để

phát hiện được lỗi truyền người ta sử dụng thêm các bít kiểm tra chẵn.

1.4.3 Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh.

Kênh vệ tinh khác với kênh cáp và kênh phát sóng trên mặt đất là có băng tần

rộng và sự hạn chế công suất phát. Khuếch đại công suất của các Transponder làm

việc gần như bão hoà trong các điều kiện phi tuyến. Do đó sử dụng điều chế QPSK là

tối ưu. Các hệ thống truyền qua vệ tinh thường công tác ở dải tần số cỡ Ghz.

Ví dụ:

Băng Ku: Đường lên: 14 ÷ 15GHz

Đường xuống: 11,7 ÷ 12,5 GHz

1.4.4 Phát sóng truyền hình số trên mặt đất.

Hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất sử dụng phương pháp điều chế

COFDM (ghép kênh theo tần số mã trực giao). COFDM là hệ thống có khả năng

chống nhiễu cao và có thể khắc phục hiệu ứng bóng ma, cho phép bảo vệ phát sóng số

trước ảnh hưởng của can nhiễu và các kênh lân cận.

15

Hệ thống COFDM hoạt động theo nguyên tắc điều chế dòng dữ liệu bằng nhiều

sóng mang trực giao với nhau. Do đó mỗi sóng mang điều chế với một dòng số liệu.

Các tín hiệu số liệu được điều chế M-QAM, có thể dùng 16-QAM hoặc 64-

QAM. Phổ các sóng mang điều chế có dạng sinx/x trực giao. Có nghĩa các sóng mang

kề nhau có giá trị cực đại tại các điểm 0 của sóng mang trước và sau điều chế và giải

điều chế các sóng mang thực hiện nhờ bộ biến đổi Fourier nhanh FFT dưới dạng FFT

2K và FFT 8K. Với loại vi mạch trên có thể thiết kế cho hoạt động của 6785 sóng

mang. Các hãng RACE có thiết bị phát sóng truyền hình cho 896 sóng mang, hãng

NTL cho 2000 sóng mang.

1.5 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất hiện nay trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có 3 tiêu chuẩn về truyền hình số:

- DVB-T: Châu Âu, Australia, New Zealand,…

- ATSC: Hàn Quốc, Đài loan, Canada và Mỹ...

- ISDB-T: Nhật bản, Brasil

Có thể tham khảo sự lựa chọn các tiêu chuẩn truyền hình số trên thế giới. Đó

cũng là yếu tố giúp ta định hướng việc nghiên cứu, việc lựa chọn tiêu chuẩn phù hợp

cho riêng mình.

1.5.1 Chuẩn ATSC

Hệ thống ATSC có cấu trúc dạng lớp, tương thích với mô hình OSI 7 lớp của các

mạng dữ liệu. Mỗi lớp ATSC có thể tương thích với các ứng dụng khác cùng lớp.

ATSC sử dụng dạng thức gói MPEG-2 cho cả Video, Audio và dữ liệu phụ. Các đơn

vị dữ liệu có độ dài cố định phù hợp với sửa lỗi, ghép dòng chương trình, chuyển

mạch, đồng bộ, nâng cao tính linh hoạt và tương thích với dạng thức ATM.

Tốc độ bit truyền tải 20Mbps cấp cho một kênh đơn HDTV hoặc một kênh

truyền hình chuẩn đa chương trình.

Chuẩn ATSC cung cấp cho cả hai mức: truyền hình phân giải cao (HDTV) và

truyền hình tiêu chuẩn (SDTV). Đặc tính truyền tải và nén dữ liệu của ATSC là theo

MPEG-2.

ATSC có một số đặc điểm sau:

16

Tham số

Đặc tính

Video

Nhiều dạng thức ảnh (nhiều độ phân giải khác nhau). Nén ảnh

theo MPEG-2, từ MP@ML tới MP@HL.

Audio

Âm thanh Surround của hệ thống Dolby AC-3

Dữ liệu phụ

Cho các dịch vụ mở rộng (ví dụ hướng dẫn chương trình, thông

tin hệ thống, dữ liệu truyền tải tới computer).

Truyền tải

Dạng đóng gói truyền tải đa chương trình. Thủ tục truyền tải

MPEG-2.

Truyền dẫn RF

Điều chế 8-VSB cho truyền dẫn truyền hình số mặt đất

Bảng 1.1: Đặc điểm cơ bản của ATSC

Phương pháp điều chế VSB của tiêu chuẩn ATSC. Phương pháp điều chế VSB

bao gồm hai loại chính: Một loại dành cho phát sóng mặt đất (8-VSB) và một loại

dành cho truyền dữ liệu qua cáp tốc độ cao (16-VSB). Cả hai đều sử dụng mã Reed -

Solomon, tín hiệu pilot và đồng bộ từng đoạn dữ liệu. Tốc độ biểu trưng (Symbol

Rate) cho cả hai đều bằng 10,76Mb/s. Nó có giới hạn tỷ số tín hiệu trên nhiễu

(SNR) là 14,9dB và tốc độ dữ liệu bằng 19,3 Mb/s.

Dữ liệu được truyền theo từng khung dữ liệu. Khung dữ liệu bắt đầu bằng đoạn

dữ liệu đồng bộ mành đầu tiên và nối tiếp bởi 312 đoạn dữ liệu khác. Sau đó đến đoạn

dữ liệu đồng bộ mành thứ 2 và 312 đoạn dữ liệu của mành sau.

Mỗi đoạn dữ liệu bao gồm 4 biểu trưng dành cho đồng bộ đoạn dữ liệu và 828

biểu tượng dữ liệu.

Một gói truyền tải MPEG-2 chứa 188 bytee dữ liệu và 20 byte tương sy cho 208

buyte. Với tỷ lệ mã hóa 2/3, ở đầu ra của mã sửa sai ta có:

208 x 3/2 = 312 bytes.

312 bytes x 8 bit = 2496 bit.

Tóm lại một đoạn dữ liệu chứa 2496 bit.

17

Các biểu trưng đó sẽ được điều chế theo phương thức nén sóng mang và hầu hết

dải biên dưới điều biên cụt. Tín hiệu pilot được sử dụng để phục hồi sóng mang tại đầu

thu, được cộng thêm tại vị trí 350 KHz phía trên giới hạn dưới dải tần.

Hình 1.1: Khung dữ liệu VBS

1.5.2. Chuẩn ISDB-T

Hệ thống chuyên dụng cho phát thanh truyền hình số mặt đất đã được hiệp hội

ARIB đưa ra và được hội đồng công nghệ viễn thông của Bộ thông tin bưu điện

(MPT) thông qua như một bản dự thảo tiêu chuẩn cuối cùng ở Nhật Bản.

Bản thông số kỹ thuật ở dưới mô tả chi tiết hệ thống truyền hình số mặt đất sử

dụng mạng đa dịch vụ (ISDB-T). Hệ thống này có thể truyền dẫn các chương trình

truyền hình, âm thanh hoặc dữ liệu tổng hợp.

ISDB-T sử dụng tiêu chuẩn mã hoá MPEG-2 trong quá trình nén và ghép kênh.

Hệ thống sử dụng phương pháp ghép đa tần trực giao OFDM cho phép truyền đa

chương trình phức tạp với các điều kiện thu khác nhau, truyền dẫn phân cấp, thu di

động v.v... các sóng mang thành phần được điều chế QPSK, DQPSK, 16QAM hoặc

64QAM. Chuẩn ISDB-T có thể sử dụng cho các kênh truyền có độ rộng 6, 7 hay

8Mhz.

18

Kiểu

Kiểu 1

Kiểu 2

13

Kiểu 3

Số đoạn dữ liệu Ns

Độ rộng băng tần (Mhz)

Khoảng cách sóng mang (Khz)

Số sóng mang

7.433

5.291

1405

7.431

2.645

2809

7.426

1.322

5617

Kiểu điều chế sóng mang

Số biểu tượng trong một khung

QPSK, 16QAM, 64QAM, DQPSK

204

Khoảng thời gian tích cực trong một biểu tượng

189

378

765

(µS)

Khoảng bảo vệ (µS)

¼

47.25

23.625

11.8125

5.90625

94.5

47.25

189

94.5

1/8

1/16

1/32

23.625

11.8125

47.25

23.625

Mã hóa trong

Mã hóa cuộn (1/2, 2/3, 3/4, 5/6,

7/8)

Mã hóa ngoài

Mã Reed Solomon (204, 188)

Bảng 1.2: Các thông số truyền dẫn ISDB-T cho kênh truyền 8 Mhz

1.5.3. Chuẩn DVB

DVB (Digital Video Broadcasting) là một tổ chức gồm trên 200 thành viên của

hơn 30 nước nhằm phát triển kỹ thuật phát số trong toàn Châu Âu và cho các khu vực

khác. Tổ chức DVB phân ra nhiều phân ban, trong đó có các phân ban chính:

DVB-S - Phát triển kỹ thuật truyền số qua vệ tinh: Hệ thống DVB -S sử dụng

phương pháp điếu chế QPSK (Quadratue Phase - Shift Keying), mỗi sóng mang cho

19

một bộ phát đáp. Tốc độ bit truyền tải tối đa khoảng 38,1Mbps. Bề rộng băng thông

mỗi bộ phát đáp từ 36 đến 54 Mhz.

DVB-C - Phát triển phát số qua cáp: Sử dụng các kênh cáp có độ rộng băng

thông từ 7 đến 8 MHz và phương pháp điều chế 64QAM (64 Quadratue Amplitude

Modulation). DVB-C có mức SNR (tỉ số Signal/Noise) cao và điều biến kí sinh

(Intermodulation) thấp. Tốc độ bit lớp truyền tải MPEG-2 tối đa là 38,1 Mbps.

DVB-T - Phát triển mạng phát hình số mặt đất: Với việc phát minh ra điều chế

ghép đa tần trực giao (COFDM) sử dụng cho phát thanh số (DAB) và phát hình số mặt

đất (DVB), rất nhiều nước đã sử dụng phương thức này. Tốc độ bit tối đa 27,14 Mbps

(ứng với dải thông cao tần 8Mhz).

1.5 Kết luận chương I

Trong nhiều năm trở lại đây, truyền hình số đã trở thành đối tượng nghiên cứu

của nhiều nhà khoa học và nhiều tổ chức trên thế giới . Cùng với sự tiến bộ vượt bậc

của công nghệ chế tạo các vi mạch tổ hợp cao, công nghệ cao, tốc độ cao, đáp ứng yêu

cầu làm việc với thời gian thực, công nghệ truyền hình đã có những tiến bộ vượt bậc.

Truyền hình số mặt đất có những ưu điểm vượt trội so với truyền hình tương tự như sử

dụng một máy phát có khả năng truyền tải được từ 6 đến 8 chương trình đồng thời; với

cùng một vùng phủ sóng thì công suất phát yêu cầu của máy phát số sẽ nhỏ hơn từ 5

đến 10 lần so với máy phát tương tự, điều này giúp cho việc tiết kiệm đồng tư và chi

phí vận hành. Một điều được quan tâm nữa là chất lượng chương trình trung thực, ít bị

ảnh hưởng bởi nhiễu đường truyền , tránh được hiện tượng bóng hình thường gặp ở

truyền hình tượng tự.

Ứng dụng phát hình số ở Việt Nam là nhằm các mục đích:

- Tiến kịp các nước tiên tiến và các nước xung quanh trên lĩnh vực thông tin đại

chúng nói chung và truyền hình nói riêng.

- Phát đồng thời nhiều chương trình truyền hình: Truyền hình Việt Nam lấy nhu cầu

xem nhiều chương trình với chất lượng đồng đều là mục tiêu số một để tiến tới phát

số. Khắc phục được tình trạng can nhiễu.

- Vùng tần số VHF (174-230Mhz) hiện nay giành cho phát PAL analog đã thực sự

chiếm hết. Nhiều tỉnh và khu vực phát chương trình quốc gia phải phát PAL analog

20