Tìm hiểu cấu trúc hệ thống và ứng dụng các chuẩn truyền hình số dvb thế hệ thứ hai và ứng dụng tại truyền hình cáp htvc chi nhánh nam sài gòn,luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện tử

Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải pháp điều chế tín hiệu chủ yếu được sử dụng là QPSK Quadrature Phase Shift Keying cho truyền hình số vệ tinh và QAM Qua

Trang 1

THÁI THANH TẤN

TÌM HIỂU CẤU TRÚC HỆ THỐNG VÀ ỨNG DỤNG

CÁC CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ DVB THẾ HỆ THỨ HAI VÀ ỨNG DỤNG TẠI TRUYỀN HÌNH CÁP HTVC – CHI NHÁNH

NAM SÀI GÒN

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Mã số: 60520203

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN HOÀI TRUNG

TP.HỒ CHÍ MINH - 2014

Trang 2

Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC

Họ và tên học viên: Thái Thanh Tấn Năm sinh: 1976

Cơ quan công tác: Trung tâm truyền hình cáp HTVC – Đài truyền hình TP.Hồ Chí Minh

Khóa: 20.1

Cán bộ hướng dẫn: TS Trần Hoài Trung Bộ môn: KTVT

1 T n Đề tài: T m hiểu cấu tr c hệ thống và ứng ụng các chuẩn truyền h nh số

V thế hệ thứ hai và ứng ụng t i truyền h nh cáp HTVC - Chi nhánh Nam Sài Gòn”

2 Mục đích nghi n cứu của Đề tài: Trong luận văn này tôi nghi n cứu sâu kiến tr c

hệ thống và kh năng ứng ụng của các hệ thống truyền h nh số V thế hệ thứ hai; và đề xuất một số cấu h nh kỹ thuật hệ thống V -S2 V -T2 và V -C2 uận văn này c thể ng làm tài liệu tham kh o cho ộ phận kỹ thuật t i đơn v tôi

đang công tác

3 Phương pháp nghi n cứu và kết qu đ t được: Nghi n cứu ựa tr n cơ sở các tài liệu về truyền h nh qu ng á kỹ thuật số các kết qu nghi n cứu về truyền h nh số

đã được công ố và kinh nghiệm công tác thực tế t i đơn v

Điểm bình quân môn học: Điểm bảo vệ luận văn:

Tháng 06 năm 2014

TS Trần Hoài Trung Thái Thanh Tấn

Xác nhận của Bộ môn KTVT

Trang 3

MỤC LỤC

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC İ MỤC LỤC İİ LỜI MỞ ĐẦU İV CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Vİ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Xİ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Xİİ

CHƯƠNG I- T NG QUAN VỀ TRUYỀN H NH S V THẾ HỆ THỨ NHẤT 1

1.1 S H A Tİ N HİỆU TRUYỀN Hİ NH 1

1.1.2 QU TRİ NH S H A Tİ N HİỆU TRUYỀN Hİ NH 3

1.2 XỬ N N U NG Ữ İỆU TRUYỀN Hİ NH S 6

1.2.1 CHUẨN N N MP G-2 10

1.2.2 CHUẨN N N MP G-4 12

1.3 TRUYỀN Hİ NH QUẢNG THUẬT S THẾ HỆ THỨ NHẤT ( V ) V THẾ HỆ THỨ HAİ ( V 2) 15

1.3.1 CẤU TR C HỆ TH NG V 15

1.3.2 C C Đ C Tİ NH TRUYỀN ẪN V 23

1.3.3 C C ƯU NHƯỢC ĐİỂM CỦA DVB THẾ HỆ THỨ NHẤT 34

1.3.4 Đ C Tİ NH HỆ TH NG V THẾ HỆ THỨ HAİ ( V 2) 35

1.4 KẾT LUẬN 38

CHƯƠNG II - C C CHUẨN TRUYỀN H NH S V THẾ HỆ THỨ 2 40

2.1 CHUẨN TRUYỀN HÌNH S VỆ TİNH V -S2 39

2.1.1 SỰ PH T TRİỂN TỪ V -S ĐẾN V -S2 39

2.1.2 CẤU TR C HỆ TH NG V -S2 43

2.1.3 M Hİ NH TRİỂN HAİ V ỨNG ỤNG CỦA HỆ TH NG V -S2 45

2.1.4 KẾT LUẬN S2 50

2.2 CHUẨN TRUYỀN HÌNH S M T ĐẤT DVB-T2 51

2.2.1 SỰ PH T TRİỂN TỪ V -T ĐẾN V -T2 51

Trang 4

2.2.2 CẤU TR C HỆ TH NG V -T2 53

CHƯƠNG III - ỨNG DỤNG CỦA HỆ TH NG TRUYỀN HÌNH S THẾ HỆ THỨ HAI TRÊN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP NAM SÀI GÒN (DVB-C2) 64

3.1 SỰ PH T TRİỂN TỪ V -C ĐẾN V -C2 64

3.2 CẤU TR C HỆ TH NG DVB-C2 67

3.2.1 M TẢ İẾN TR C HỆ TH NG V -C2 67

3.3 M Hİ NH TRİỂN HAİ İ CH VỤ V -C2 69

3.3.1 CẤU TR C H A - N V SU -HEAD-END 69

3.3.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN QUAN TÂM Hİ TRİỂN HAİ V -C2 79 3.4 KẾT LUẬN 80

KẾT LUẬN V HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 82

1 KẾT LUẬN 82

2 HƯỚNG PH T TRİỂN CỦA ĐỀ T İ 83

LỜI CẢM ƠN 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

Trang 5

Ở Việt Nam chuẩn truyền h nh số đƣợc ứng ụng phát triển là V ( igital

Vi eo roa casting) của Châu Âu Ch ng ta c thể điểm qua các d ng công nghệ

và mô hình triển khai đã và đang đƣợc các nhà khai thác đƣa vào phục vụ trong lĩnh vực truyền hình tr tiền đ là: Truyền hình số qua vệ tinh DVB-S (Digital Video Broadcasting – Satellite), Truyền hình số mặt đất V -T ( igital Vi eo roa casting – Terrestrial) và Truyền hình số trên cáp V -C ( igital Vi eo roa casting – Ca le) Và đây là công nghệ Truyền h nh qu ng á kỹ thuật số

cơ sở ứng dụng cho các nhà khai thác m ng truyền hình tr tiền phát triển và nâng cao chất lƣợng d ch vụ của mình Các chuẩn đ là: Truyền hình số qua vệ tinh DVB-S2, Truyền hình số mặt đất V -T2 và Truyền hình số trên cáp DVB-C2

Trang 6

o đ tr n cơ sở hiểu rõ về hệ thống d ch vụ đang được khai thác, việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật hệ thống mới nh m nâng cao chất lượng d ch vụ ph i được thực hiện Đây cũng là tính cấp thiết của đề tài này

Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu của đề tài: Trong luận văn này tôi

nghiên cứu sâu kiến trúc hệ thống và kh năng ứng dụng của các hệ thống truyền hình số V thế hệ thứ hai; và đề xuất một số cấu h nh kỹ thuật hệ thống V -S2

V -T2 và V -C2 uận văn này c thể ng làm tài liệu tham kh o cho ộ

phận kỹ thuật t i đơn v tôi đang công tác

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các d ch vụ truyền h nh qu ng á kỹ thuật

số hiện nay, kỹ thuật hệ thống và mô hình triển khai

Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu dựa tr n cơ sở các tài liệu về truyền

h nh qu ng á kỹ thuật số, các kết qu nghiên cứu về truyền h nh số đã được công

bố và kinh nghiệm công tác thực tế t i đơn v

Kết cấu của Luận văn gồm 3 chương:

CHƯƠNG I - T NG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH S DVB THẾ HỆ THỨ NHẤT CHƯƠNG II - CÁC CHUẨN TRUYỀN HÌNH S DVB THẾ HỆ THỨ HAİ

CHƯƠNG III - ỨNG DỤNG CỦA HỆ TH NG TRUYỀN HÌNH S DVB THẾ

HỆ THỨ HAİ TRÊN MẠNG TRUYỀN H NH C P NAM S İ GÒN ( V -C2)

Trang 7

CATV Community Antenna Television Truyền hình tập hợp ăng-ten

COFDM Coded Orthogonal Frequency

DOCSIS Data Over Cable Service Interface

DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số phát qu ng bá

Trang 8

HDTV High Definition Television Truyền h nh độ phân gi i cao

hợp

I

Trang 9

IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh –

ngh ch

IRD Integrated Receiver Decoder Bộ thu tích hợp gi i mã

ISDB Integrated Services Digital

ITU-R International Telecommunications

Union, Radiocommunication Sector

Liên minh viễn thông quốc tế,

bộ phận thông tin vô tuyến

L

( NA + đổi tần xuống)

LVDS Low Voltage Difference Signal Tín hiệu sai biệt điện áp thấp

M

nhà

MPE Multi-Protocol Encapsulation Sự kết nối đa giao thức

Trang 10

O

ODF Optical Fiber Distribution Frame Tủ phân phối cáp quang

OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Đa kết hợp phân chia tần số

trực giao

P

SDTV Standard Definition Television Truyền hình số độ phân gi i

chuẩn

Trang 11

SMATV Satellite Master Antenna Television Truyền hình chủ yếu qua

ăng-ten vệ tinh

T

TPS Transmitter Parameter Signalling Tín hiệu tham số phát

U

V

Trang 12

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

B ng 1.1 Tốc độ dữ liệu MPEG-2 cho các thể lo i chương tr nh

B ng 1.2 Chế độ và hiệu suất điều chế tín hiệu số

B ng 2.1 Đặc tính tần số truyền t i của V -S

B ng 2.2 Cấu h nh hệ thống và lĩnh vực ứng ụng

B ng 3.1 Phân ổ tần số RF

Trang 13

Hình 1.4 Cấu tr c cơ n các thành phần của Mi leware

Hình 1.5 Ho t động cơ n của bộ mã hóa MPEG-2

Hình 1.6 Cấu trúc của bộ mã hoá và gi i mã video MPEG-4

Hình 1.7 Cấu tr c hệ thống V -S

Hình 1.8 Cấu tr c hệ thống V -T

Hình 1.9 Cấu tr c tổng quát Ca le TV

Hình 1.10 Mô hình DTH (Direct-To-Home)

Hình 1.11 Mô h nh sử ụng nhiều ộ điều chế V -T và ộ tách ghép

Hình 1.12 Mô h nh ổ sung phần phát số vào máy phát h nh tương tự hiện c Hình 1.13 iến tr c m ng HFC

Hình 1.14 ích thước n t vật lý (physical) và n t luận lý (logical)

Hình 1.15 Quá tr nh kết nối thực tế của m ng HFC

Hình 1.16 Sơ đồ khối của hệ thống V -T2

Hình 1.17 iểu đồ khối hệ thống V -T2 SS2 và SS3

Hình 2.1 Sơ đồ khối chức năng của hệ thống V -S2

Hình 2.2 Bit lên các chòm sao QPSK

Hình 2.3 uồng ữ liệu V -S

Trang 14

Hình 2.4 Sơ đồ khối T2

Hình 3.1 Sơ đồ khối C2

Hình 3.2 Cấu tr c H trước khi triển khai V -C2

Hình 3.3 Các kết nối giao tiếp của máy thu

Hình 3.4 ết hợp các luồng tần số RF cho khối phát t i Hea en chính

Hình 3.5 Cấu tr c Su -HE

Hình 3.6 Sơ đồ khối máy thu tín hiệu quang

Hình 3.7 Cấu tr c m ng cáp quang HTVC

Hình 3.8 Tủ O F t i các tr m HU (a); và Su -HE (b)

Trang 15

CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH S DVB

THẾ HỆ THỨ NHẤT Số h a t n hiệu tru ền h nh

Số hóa hiện đã trở thành một xu hướng tất yếu của nghành truyền hình thế giới Sự ra đời và phát triển của công nghệ truyền hình số đã theo k p và đang đáp ứng được nhu cầu phát triển của xã hội Những ưu điểm vượt trội của công nghệ số làm cho truyền hình phát triển vượt bậc Công nghệ truyền hình số có thể truyền t i được nhiều k nh chương tr nh trên một sóng mang RF, tùy vào kỹ thuật xử lý tín hiệu Điều này khác biệt với công nghệ tương tự, mỗi sóng mang chỉ t i một chương tr nh Từ đ các đài truyền hình có thêm kh năng phân lo i chương tr nh thành những nhóm kênh khác nhau trên nhiều lĩnh vực nh m phục vụ nhiều đối tượng khán gi Người xem có thêm nhiều sự chọn lựa chương tr nh truyền h nh để

th a mãn nhu cầu cập nhật thông tin thưởng thức, và gi i trí

Những ưu điểm vượt trội của truyền hình số đã th c đẩy hầu hết các nước phát triển nhanh chóng v ch ra kế ho ch chuyển đổi từ phát s ng tương tự sang phát sóng kỹ thuật số Ở nước ta ngoài các đài truyền h nh VTC TV và HTV các Đài truyền h nh đ a phương khác cũng đã và đang ần chuyển việc s n xuất chương trình theo công nghệ tương tự sang công nghệ số cùng với sự phát triển của các kỹ thuật xử lý nén mã h a và điều chế tín hiệu đ t hiệu qu cao Đ là cơ sở tốt cho việc triển khai rộng khắp các hệ thống truyền hình số

Việc chuyển đổi từ truyền hình analog sang truyền hình số là quá trình thay thế công nghệ truyền hình analog b ng công nghệ truyền hình số phát triển trên nền

t ng công nghệ mới với nhiều ưu điểm hơn

T n hiệu tru ền h nh tương t

Truyền h nh là phương tiện truyền thông có tính xác thực Âm thanh và hình

nh chúng ta nghe và thấy được trên máy thu hình (Ti-vi) gọi là tín hiệu Audio và Video (A/V) Truyền hình số được phát triển tr n cơ sở tín hiệu thu từ các thiết b

Trang 16

kỹ thuật số hay tín hiệu truyền h nh tương tự được số hóa Trong kỹ thuật truyền

h nh tương tự, tín hiệu âm thanh, hình nh được mô t như sau Camera truyền hình

c m biến ánh sáng thu được theo 3 màu chính đ (R-Red), lục (G-Green), lam Blue) Tín hiệu RG được biến đổi thành d ng tín hiệu chói Y và các tín hiệu hiệu

(B-số màu I Q đối với hệ màu NTSC (National Television Standard Committee) hay

U V đối với hệ màu PAL (Phase Alternating Line) cùng với thông tin đồng bộ Thông tin màu I Q thường gọi là thông tin màu C, chiếm ít ăng thông hơn tín hiệu

ch i Y ăng thông tín hiệu màu C trong ph m vi từ 0.6MHz đến 1.3MHz Tín hiệu màu được điều chế vào sóng mang, còn gọi là sóng mang màu t i tần số 3.58MHz cho hệ NTSC và 4.43MHz cho hệ PAL [15]

Băng thông t n hiệu Y - I,Q (NTSC) Phổ tổng hợp - Composite (NTSC)

Tần số MHZ)

Băng thông t n hiệu Y - U, V (PAL) Phổ tổng hợp - Composite (PAL)

Tần số MHZ) sóng mang màu

sóng mang màu

Tần số MHZ)

Hình 1.1: Băng thông tín hiệu Video tổng hợp (Composite)

Hình 1.1 mô t sự chuyển đổi thành ăng thông tín hiệu Video tổng hợp, còn gọi là tín hiệu Video Composite Ngoài Video, tín hiệu Audio trong d i âm tần 50Hz ÷ 20 Hz cũng được điều chế vào sóng mang t i tần số 5.5MHz cho hệ tiếng B/G hay 6.5MHz cho hệ tiếng D/K

Hiện nay, các đài truyền hình Việt Nam đều phát theo chuẩn PAL_D/K Một

số m ng truyền hình cáp phát theo hệ PAL_B/G cho hệ thống truyền h nh tương tự,

Trang 17

như mô t trên Hình 1.2 Như vậy để đ m b o không b nhiễu xuyên lẫn giữa các kênh cần có kho ng cách ăng thông lớn hơn phổ tần d i nền tín hiệu A/V, theo tiêu chuẩn châu Âu là 7 hay 8MHz

Hình 1.2: Phổ tần tín hiệu PAL_B/G

Quá tr nh số h a t n hiệu tru ền h nh

Truyền hình số ra đời như là một sự tiến triển tự nhiên của truyền h nh tương

tự [1] Trước đây các giai đo n t o tín hiệu A/V điều chế, khuếch đ i, và phát sóng, cấu thành nên tín hiệu truyền h nh phát đến người xem đều là xử lý tín hiệu tương tự Trong truyền hình số, tín hiệu A/V d i nền tương tự được số hóa ( igitization) để tương thích với các quá trình xử lý tín hiệu số Hình 1.3 mô t một cách tổng quan hệ thống truyền hình số phát qu ng bá

Trang 18

Hình 1.3: Tổng quan hệ thống truyền hình số phát quảng bá

Các ước số hóa và xử lý tín hiệu được thực hiện theo từng qui tr nh Trước tiên là lấy mẫu tín hiệu để t o ra các điểm nh Sau đ lượng tử hóa tín hiệu đã lấy mẫu để xác đ nh giá tr mẫu tín hiệu và biểu diễn ưới d ng số nh phân Chuỗi dữ liệu số nh phân mang thông tin tín hiệu A/V sẽ được nén” (mã h a nguồn) nh m

t o ra luồng truyền có tốc độ bit thích hợp để đ t hiệu qu tốt trong việc sử dụng ăng thông Tiếp theo là quá tr nh đa hợp nguồn dữ liệu nh m t o ra luồng dữ liệu chính từ các nguồn dữ liệu mang thông tin khác nhau, và bổ sung thông tin cộng thêm giúp cho phía thu có thể tách ra đồng bộ hình nh và âm thanh, lựa chọn dữ liệu thông tin Th m vào đ quá tr nh mã h a k nh F C (Forwar rror Correct)

nh m đ m b o luồng truyền có tỉ lệ bit lỗi BER (Bit Error Rate) thấp đ t hiệu suất cao Sau cùng, hệ thống điều chế tín hiệu số t o ra luồng truyền t i tín hiệu truyền

h nh đến người xem T y vào phương thức truyền dẫn khác nhau, qua vệ tinh (Satellite), truyền dẫn mặt đất (Terrestrial), hay trên cáp (Cable), sẽ sử dụng phương thức điều chế khác nhau

Kỹ thuật điều chế là đặc trưng chủ yếu của một tiêu chuẩn truyền hình số nói chung C hai phương thức điều chế tổng quát là điều chế đơn s ng mang SCM (Single Carrier Mo ulation) và điều chế đa s ng mang MCM (Multiple Carrier Modulation) Mỗi phương thức điều chế có sự tác động khác nhau đến tín hiệu kênh thông tin, sử dụng cách thức mã hóa riêng biệt Đối với d ng SCM c hai phương

Trang 19

pháp điều chế tín hiệu chủ yếu được sử dụng là QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) cho truyền hình số vệ tinh và QAM (Quadrature Amplitude Modulation) cho truyền hình số tr n cáp Phương thức MCM với phương pháp điều chế tiêu biểu

là ứng dụng kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) trong điều chế tín hiệu truyền hình số mặt đất Như thể hiện trên hình 1.3, phần trung gian gọi là Mi leware” [1] là lớp phần mềm, hay nền chương tr nh lập trình, liên kết

hệ thống và các ứng dụng của hệ thống nh m cho phép các d ch vụ tương tác trong truyền hình số Đây là nét khác iệt vượt trội của hệ thống truyền hình số Hình 1.4

mô t cấu tr c cơ n các thành phần của Mi leware”

Hình 1.4: Cấu trúc cơ bản các thành phần của Middleware

Ở cấp độ cơ n nhất, Middleware có phần mềm truy cập đến luồng truyền Video, Audio và dữ liệu đ nh tuyến chúng đến các bộ phận truy xuất hay lưu trữ Middleware thu thập thông tin từ phía người xem thông qua phụ kiện điều khiển từ

xa hay bàn phím và gửi thông tin ra màn hình, loa Ví dụ khi cài đặt đầu thu truyền hình số để thu và xem chương tr nh người xem cần ph i nhập các thông số cần thiết theo các giao diện hiện trên màn hình Ti-vi Tài nguyên của phần trung gian có các thành phần như o m ch chủ, bộ vi xử lý, hệ thống phụ, hệ thống ho t động theo thời gian thực Các thành phần này thay đổi khác nhau tùy vào nhà s n xuất thiết b

Mi leware” đ ng vai trò cung cấp các ứng dụng tr n cơ sở tài nguy n c được và

qu n lý các ứng dụng này Lớp giao diện các chương tr nh ứng dụng API (Application Programming Interface) cung cấp các d ch vụ liên hợp với các ứng

Trang 20

dụng Trong thực tế, có nhiều API thực thi trên các giao diện khác nhau như: giao diện thông tin luồng truyền Audio, Video, giao diện nhập lệnh và thực hiện (dò chương tr nh sắp xếp chương tr nh) và giao iện thông tin tài nguyên phần cứng Việc thực thi các d ch vụ tương tác được thực hiện thông qua các trình ứng dụng ưới d ng phần mềm ch y trên một hay nhiều bộ phận phần cứng API cho thấy các ứng dụng có thể có của phần mềm hệ thống Số lượng giao diện và ứng dụng tùy thuộc vào nhà s n xuất thiết b

1.2 X n n uồng iệu tru ền h nh số

Trong quá trình phát triển của truyền hình số, chuẩn hệ thống V ra đời sau các chuẩn ISDB và ATSC Tuy vậy V c được lợi thế của công nghệ đi sau

đ là kinh nghiệm và sự phát triển những ứng dụng mà các hệ thống trước chưa c được Một trong những quyết đ nh cần đưa ra trong thời gian đầu phát triển của DVB là lựa chọn MPEG-1 hay MPEG-2 cho mã hóa nguồn Video, Audio và t o ra dòng truyền t i [4] Điều này dựa vào bộ tiêu chuẩn quốc tế ISO 13818 gồm nhiều phần trong đ a phần ISO13818-1, ISO13818-2 và ISO13818-3 mô t về hệ thống Vi eo và Au io Đây là ộ tiêu chuẩn có tính tổng quát, và việc sử dụng các tài liệu đương thời để bắt đầu triển khai d ch vụ DVB trở nên khá phức t p Vì thế, cần xác đ nh các bộ tiêu chuẩn phụ để hướng dẫn triển khai, sao cho hoàn thiện các đặc tính d ch vụ Những hướng dẫn này bao gồm các giới h n và các thông số được

mô t bởi chuẩn MPEG-2 [5] cũng như đưa ra các giá tr thích hợp hơn cho các ứng dụng DVB Ph m vi ứng dụng các d ch vụ DVB mở rộng trên nhiều d ng truyền dẫn Đ là truyền hình số vệ tinh DVB-S, truyền hình số mặt đất DVB-T, truyền hình cho thiết b xách tay DVB-H và đặc biệt là truyền hình số trên cáp DVB-C

Đặc tính hệ thống DVB được thể hiện qua các đặc điểm có kh năng phát nhiều chương tr nh truyền hình trên một kênh truyền dẫn b ng nhiều phương thức, qua vệ tinh, m ng cáp hay phát mặt đất; hỗ trợ phát sóng vô tuyến và truyền dẫn dữ liệu phục vụ cho mục đích gi i trí và kinh doanh; t o kh năng linh ho t cho việc lựa chọn chất lượng hình nh, âm thanh, bao gồm c truyền h nh độ nét cao HDTV;

đ m b o quyền truy xuất d ch vụ chương tr nh qua việc sử dụng liên kết d ch vụ tr

Trang 21

tiền với phương pháp kh a mã o mật; có thể thiết lập k nh tương tác giữa người xem và nhà cung cấp d ch vụ; cung cấp nền chương tr nh phần mềm tương tác và

mở rộng cho các d ch vụ nâng cao như truyền h nh tương tác; Hệ thống DVB-T đưa

ra các kh năng thu tín hiệu cho nhiều môi trường, từ đầu thu cho các Tivi trong phòng đến các thiết b xách tay hay Tivi i động (trên xe); và, với công nghệ truyền dẫn dữ liệu, DVB kết hợp các đặc tính đặc trưng cho việc sử dụng công nghệ số, thể hiện qua độ ổn đ nh thu tín hiệu t i khu vực xác đ nh, kh năng phân phối đơn gi n qua m ng viễn thông

Cơ sở dữ liệu của luồng truyền t i trong các hệ thống DVB là tín hiệu hình

nh âm thanh được mã hóa chuẩn MPEG-2 Quá trình mã hóa của các hệ thống DVB-S, DVB-T và DVB-C dựa tr n cơ sở giống nhau Luồng truyền tín hiệu trong

hệ thống DVB dựa tr n cơ sở áp dụng chuẩn nén MPEG-2 cho mã hóa nguồn Video, Audio và phức hợp tín hiệu [3] Luồng truyền là chuỗi gói dữ liệu liên tiếp nhau, mỗi g i c độ ài 188 ytes [1] trong đ 4 ytes đầu tiên chứa các gói mào đầu (header) và 184 bytes tiếp theo dùng cho t i tin Phần đặc tính quan trọng nhất của mào đầu là yte đồng bộ sync (synchronization) và nhận d ng gói PID (Packet Identification) Luồng truyền cơ n được xác đ nh bởi một PID có thể là hình nh (VideoPID), âm thanh (AudioPID), và có thể mang dữ liệu như hướng dẫn chương trình, phụ đề Cơ chế truyền t i dựa tr n cơ sở đ ng g i các luồng truyền cơ n hay các b ng đ nh v các gói truyền t i Việc này được thực hiện với các khối mã hóa được quy thành các ytes Đối với mỗi khối như mỗi gói truyền t i, các khối sửa lỗi được thêm vào theo d ng mã hóa Reed-Solomon, 16 bytes sửa lỗi được thêm vào

t o thành mã Reed-Solomon (204, 188) [1]

Một luồng truyền t i MPEG-2 có thể chứa nhiều chương tr nh truyền hình cùng với các dữ liệu truy cập c điều kiện, các dữ liệu phụ như teletext, kết nối Internet Yêu cầu tốc độ đối với từng lo i là khác nhau Ví dụ, phim chất lượng VHS (Video Home System) có thể được truyền ở tốc độ bit 1,5 Mbps; tin tức và chương tr nh truyền hình ở 3 4 ÷ 4 M ps; chương tr nh qu ng bá chất lượng cao

Trang 22

(studio) ở tốc độ lớn hơn 8 M ps Tốc độ mã hóa cần thiết cho phát qu ng bá MPEG-2 thay đổi tùy thuộc vào quyết đ nh của nhà cung cấp chương tr nh

Bảng 1.1: Tốc độ dữ liệu MPEG-2 cho các thể loại chương trình

dữ liệu gốc Các sym ol ư tăng cường tính thống nhất của dữ liệu Các bộ gi i mã

ng các sym ol F C để phục hồi dữ liệu sau khi tín hiệu đã được thu

Với sự phát triển của công nghệ số theo thời gian, chuẩn V được nghiên cứu và được chấp nhận rộng rãi ở nhiều quốc gia thuộc nhiều châu lục Điều này t o

kh năng tận dụng các hệ thống ứng dụng được s n xuất từ nhiều công ty khác nhau đặc biệt là bộ gi i mã tín hiệu IRD (Integrated Receiver Decoders) Hiện nay,

Trang 23

bên c nh MPEG-2, chuẩn nén MPEG-4 cũng đang được sử dụng trong hệ thống DVB Sự ra đời của MPEG-4 là cơ sở cho sự phát triển các hệ thống DVB thế hệ thứ hai đ là V -S2, DVB-T2, và DVB-C2 Điều này t o nên sự phong ph và đa

d ng cho V Theo đ các IR được phân lo i theo các yếu tố vốn là đặc trưng của hệ thống Đ là phương thức giao tiếp với m ng truyền dẫn (vệ tinh, mặt đất, cáp), d ng mã hóa Video MPEG-2 hay MPEG-4 độ phân gi i chuẩn S TV hay độ phân gi i cao H TV và các đ nh d ng Audio

Sự khác biệt giữa các hệ thống truyền dẫn là phương pháp điều chế được sử dụng Đối với DVB-C, kỹ thuật điều chế là điều chế i n độ cầu phương QAM (16

32, 64 hay 256-QAM) Hệ thống DVB-S sử dụng điều chế khóa d ch pha QPSK hay PSK (Phase Shift Keying) và DVB-T dùng kỹ thuật đa kết hợp phân chia tần số trực giao OFDM – Orthogonal Frequency ivision Multiplexing trong đ các s ng mang phụ được điều chế QPSK, 16-QAM hay 64-QAM Phương pháp điều chế tín hiệu được xem là đặc trưng của các tiêu chuẩn truyền dẫn DVB

Trong kỹ thuật điều chế số có khái nệm dải thông hiệu dụng B ng 1.2 liệt kê

các chế độ và hiệu suất điều chế tín hiệu số

Bảng 1.2: Chế độ và hiệu suất điều chế tín hiệu số

Chế độ điều chế Hiệu suất

Trang 24

Chuẩn n n MPEG-2

Tiêu chuẩn The Moving Picture Experts Group Phase 2 (MPEG-2) – Đ nh

d ng âm thanh (audio), phim nh (video) MPEG-2 là một tiêu chuẩn cho truyền hình kỹ thuật số thuộc họ tiêu chuẩn MP G ng để mã hóa luồng dữ liệu âm thanh, phim nh

Đặc điểm kỹ thuật

Tiêu chuẩn MPEG-2 là mở rộng của MPEG-1 cơ sở với mục tiêu cung cấp nén có chất lƣợng cao cho việc truyền phim nh, cụ thể là để t o ra hình nh chất lƣợng cao hơn MP G-1 ở tốc độ ít ( it rate) cao hơn (từ 3 - 10 Mbps), tuy nhiên

t i tốc độ bít thấp (<1,5 Mbps), MPEG-2 chƣa chắc đã cho chất lƣợng nh tốt hơn MPEG-1 Một số đ nh d ng tệp tin MPEG-2 nhƣ (.mpg), (.mpeg), (.mp2), (.mp3), (.m1v), (.m2v)…

Nén video MPEG-2

Thuật toán nén video MPEG-2 đ t tốc độ rất cao b ng cách khai thác các thông tin ƣ thừa trong video MPEG-2 lo i b c sự ƣ thừa thời gian và ƣ thừa không gian xuất hiện trong video chuyển động

ƣ thừa thời gian (Temporal redundancy) phát sinh khi khung hình kế tiếp của video hiển th hình nh (image) của cùng một c nh Nó có chung nội dung của một c nh (scene) để giữ cố đ nh hoặc để thay đổi một chút giữa khung hình kế tiếp

ƣ thừa không gian (Spatial redundancy) x y ra do các vùng (pat) của một bức nh (picture) (đƣợc gọi là pels) đƣợc nhân b n (với thay đổi rất nh ) trong một khung hình video duy nhất

Rõ ràng, không ph i l c nào cũng c thể nén mọi khung hình của một đo n video (phim nh clip) với cùng mức độ - một số phần của một clip có thể c ƣ thừa không gian thấp (ví dụ nhƣ nội dung bức tranh phức t p), trong khi một số phần khác có thể c ƣ thừa thời gian thấp (ví dụ nhƣ tr nh tự chuyển động nhanh) Do

đ các òng vi eo đã nén sẽ có tốc độ bít biến đổi, phù hợp với tốc độ truyền Yếu

Trang 25

tố chính để kiểm soát tốc độ truyền dẫn là đặt dữ liệu đã nén trong một bộ nhớ đệm theo thứ tự gi m dần Nén có thể được thực hiện b ng cách lo i b một số thông tin

có chọn lọc Chúng ta có thể đ m b o tốc độ bít mà vẫn đ t được videocó chất lượng tốt (suy gi m tối thiểu chất lượng video) b ng cách b bớt một số thông tin quá chi tiết và giữ l i các nội dung chính

Các ho t động cơ n của bộ mã h a được thể hiện như h nh ưới đây:

Hình 1.5: Hoạt động cơ bản của bộ mã hóa MPEG-2

MPEG-2 bao gồm một lo t các cơ chế nén o đ một bộ mã hóa ph i sử dụng cơ chế nén phù hợp nhất với một c nh hoặc một chuỗi c nh cụ thể Nhìn chung, mức độ thích hợp của cơ chế nén được lựa chọn tỉ lệ thuận với chất lượng

nh t i cùng một tốc độ bít truyền nhất đ nh Trong hình 1.5, nén Run-Length (nén

lo t dài) là một hình thức nén dữ liệu rất đơn gi n mà ở đ các chuỗi dữ liệu có giá

tr giống nhau trong nhiều thành phần dữ liệu liên tiếp được lưu trữ như một giá tr duy nhất thay vì nhiều giá tr Trong thực tế, có nhiều bộ gi i mã MPEG-2 khác nhau với nhiều tùy chọn kết nối, nhiều kh năng khác nhau (gồm c kh năng xử lý video chất lượng cao và kh năng xử lý khi gặp lỗi)

Trang 26

- Thông tin d ch vụ: Thông tin về video, audio và dòng dữ liệu được mang trên đường truyền MPEG-2

- Dữ liệu ri ng tư: Thông tin cho một hoặc nhiều người dùng cụ thể (có thể là thiết

b thu)

Ứng dụng

MPEG-2 là đ nh d ng sử dụng phổ biến trong truyền hình số mặt đất, truyền hình cáp, truyền hình số vệ tinh TH ( irect to home) đ nh d ng đĩa quang kỹ thuật số DVD (Digital Versatile Disc hoặc Digital Video Disc) Đối tượng sử dụng chính của MPEG-2 là các công ty phát sóng và cáp m ng yêu cầu chất lượng phát sóng phim nh và sử dụng bộ thu truyền hình vệ tinh và m ng cáp để truyền t i truyền hình cáp và truyền hình vệ tinh phát sóng trực tiếp

Chuẩn n n MPEG-4

Nhu cầu truyền phát các d ch vụ Multimedia mới trên h tầng kỹ thuật m ng Internet đã làm n y sinh các yêu cầu chức năng không c trong các chuẩn MPEG-1, MPEG-2 và các chuẩn nén vi eo trước đ Sự xuất hiện của chuẩn MPEG-4 (10/1998) đã t o ra một phương thức thiết lập và tương tác mới với truyền thông nghe nhìn trên m ng internet, t o ra một phương thức s n xuất, cung cấp và ứng ụng mới các nội ung vi eo tr n cơ sở nội ung và hướng đối tượng (content/object- ase ) Đây chính là một công nghệ trình diễn truyền thông đa phương tiện phức hợp, có kh năng truyền thông trong các môi trường ăng thông rất khác nhau nhờ kết hợp tốt 3 môi trường: Truyền hình số đồ ho tương tác và World Wide Web So sánh MPEG-4 với MPEG-2, có thể thấy sự hỗ trợ mang tính

b n chất cho các ho t động tương tác là sự khác nhau chủ yếu, thể hiện tính ưu việt của công nghệ MPEG-4 so với MPEG-2 là chuẩn hiện đang được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền hình số

Đặc điểm kỹ thuật

Trang 27

MPEG-4 là s n phẩm của nhóm MP G (Moving Picture xpert Group) được thành lập tháng 1/1988 với nhiệm vụ phát triển các chuẩn xử lý, mã hoá và hiển th các nh động, audio và các tổ hợp của chúng S n phẩm đầu tiên của nhóm này là MPEG-1 được sử dụng cho việc mã hoá các dữ liệu nghe nhìn với tốc độ 1,5 Mbps

S n phẩm thứ hai của nhóm là chuẩn MPEG-2 nổi tiếng hiện nay, mang tính tổng quát hơn và đang được áp dụng cho một lo t các ứng dụng nghe nhìn trong ph m vi tốc độ từ 3-40 Mbps

Nén video MPEG-4

Không giống các chuẩn MP G trước đ ví ụ như trong MP G-2 nơi mà nội ung được t o ra từ nhiều nguồn như vi eo nh động đồ họa văn n… và được tổ hợp thành chuỗi các khung hình phẳng, mỗi khung hình (bao gồm các đối tượng như người đồ vật, âm thanh, nền khung h nh…) được chia thành các phần tử

nh pixels và xử lý đồng thời, giống như c m nhận của con người thông qua các giác quan trong thực tế Các pixels này được mã hoá như thể tất c ch ng đều là các phần tử nh video nh động T i phía thu của người sử dụng, quá trình gi i mã diễn

ra ngược với quá tr nh mã hoá không kh khăn V vậy có thể coi MPEG-2 là một công cụ hiển th tĩnh và nếu một nhà truyền thông truyền phát l i chương tr nh của một nhà truyền thông khác về một sự kiện, thì logo của nhà s n xuất chương tr nh này không thể lo i được

Chuẩn MPEG-4 khắc phục được h n chế này và là một chuẩn động dễ thay đổi Với MPEG-4 các đối tượng khác nhau trong một khung hình có thể được mô

t , mã hoá và truyền đi một cách riêng biệt đến bộ gi i mã trong các òng cơ n ES ( lementary Stream) khác nhau Cũng nhờ xác đ nh, tách và xử lý ri ng các đối tượng (như nh c nền, âm thanh xa gần đồ vật đối tượng nh vi eo như con người hay động vật, nền khung h nh …) n n người sử dụng có thể lo i b riêng từng đối tượng kh i khuôn hình Sự tổ hợp l i thành khung hình chỉ được thực hiện sau khi

gi i mã các đối tượng này

Trang 28

Hình 1.6: Cấu trúc của bộ mã hoá và giải mã video MPEG-4

Các thiết b mã hoá và gi i mã vi eo đều áp dụng sơ đồ mã hoá như nhau cho mỗi đối tượng video VO (Video Object) riêng biệt (hình 1.6), nhờ vậy người sử dụng có thể thực hiện các ho t động tương tác ri ng với từng đối tượng (thay đổi tỷ

lệ, di chuyển, kết nối, lo i b , bổ xung các đối tượng …) ngay t i v trí gi i mã hay

mã hoá

Ứng dụng

Kh năng phân cấp và phân chia độc lập các khung h nh thành các đối tượng khiến cho MPEG-4 trở thành một công cụ hữu hiệu trong việc t o thuận lợi cho các ứng dụng tr n Internet n i ri ng và tr n môi trường m ng nói chung (kể c các

Truyền thông multime ia theo òng (Multime ia stream) trong đ òng audio và video sẽ được biến đổi thích nghi với yêu cầu ăng thông và chất lượng hình nhờ lo i b những đối tượng (hình nh, âm thanh) không cần thiết kh i dòng

dữ liệu và đồng bộ các thông tin được nhúng trong dòng dữ liệu đ Th m vào đ MPEG-4 sẽ cho phép người sử dụng kh năng tương tác trực tiếp với dòng dữ liệu (dừng tiến hay lùi nhanh, kích chuột để kích ho t các tuỳ chọn vi eo và au io…)

Lưu giữ và phục hồi dữ liệu audio và video: do MPEG-4 phân chia các khung h nh thành các đối tượng, việc trình duyệt rowser tr n cơ sở nội dung

Trang 29

(đối tượng) mong muốn sẽ được thực hiện một cách dễ dàng và nhờ vậy, các ứng dụng lưu giữ hay phục hồi thông tin tr n cơ sở nội dung MPEG-4 sẽ được thuận lợi hơn

Truyền thông áo đa phương tiện: các thông áo ưới d ng text, audio

và video MPEG-4 sẽ được truyền đi với yêu cầu ăng thông ít hơn và c kh năng tự điều chỉnh chất lượng cho phù hợp với kh năng ăng thông của thiết

Đề án V ( igital Vi eo roa casting) đưa ra ti u chuẩn truyền hình số

qu ng bá của châu Âu Giữa những năm 1990 các thành viên dự án V đã giới thiệu nhiều mô hình kinh doanh ở nhiều nước trên thế giới ngoài châu Âu (Úc, Newzeland, Malaysia, Hong Kong, Singapore, India, và Nam Phi) và bắt đầu đề ra các yêu cầu về đặc tính hệ thống [18] Phần này trình bày về cấu trúc hệ thống đặt tính truyền dẫn ưu nhược điểm của V đặc tính hệ thống của DVB2

3 Cấu tr c hệ thống DVB

Chuẩn truyền hình số qu ng bá DVB cho phép thiết lập nhiều d ng truyền dẫn khác nhau Các hệ thống có những đặc tính khác nhau nhưng cũng có những tương quan chặt chẽ với nhau Các chuẩn hệ thống bao gồm trong DVB là: DVB-S dùng cho truyền dẫn qua vệ tinh, DVB-T trong phát qu ng bá mặt đất và DVB-C truyền dẫn trên cáp

3 Cấu tr c tru ền h nh số vệ tinh DVB-S

Lo i hình truyền hình số qua vệ tinh DVB-S được phát triển m nh từ năm

1993 với thành tựu chính là d ch vụ truyền h nh đến từng nhà DTH

Trang 30

(Direct-To-Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải

Home) [18] DVB-S cũng được sử dụng cho các d ch vụ truyền h nh điểm-điểm (point-to-point) và thu thập tin tức qua vệ tinh DSNG (Digital Satellite News Gathering) Với ưu điểm vượt trội về tầm phủ sóng và sự phát triển của công nghệ truyền hình số, tiêu chuẩn DVB-S được nhiều nhà khai thác ở nhiều quốc gia chọn

để phục vụ và kinh oanh trong lĩnh vực truyền thông đ i chúng Tuy nhiên, một

h n chế của DVB-S là không thiết kế cho môi trường truyền đa đường (multi-path),

c đặc điểm hướng tính cao nên không thuận lợi cho thông tin i động Sau đây là phần trình bày về kiến trúc hệ thống và mô hình triển khai DVB-S

Hệ thống DVB-S có những đặc điểm của một hệ thống thông tin vệ tinh, là một hệ gồm các tr m không gian (Space station) và tr m mặt đất (Earth station) làm việc với nhau Trong đ tr m không gian là các vệ tinh đ a tĩnh Với đặc tính truyền

dẫn qua vệ tinh điều cần chú ý là tần số luồng lên (uplink) cao hơn tần số luồng xuống (downlink); vì vệ tinh dùng nguồn pin năng lượng mặt trời nên việc sử dụng

tần số thấp hơn để gi m công suất tiêu hao là cần thiết Trong khi đ tr m mặt đất

là các đài phát và nơi thu tín hiệu được thiết lập cấu trúc gồm các khối đối lập nhưng tương thích với nhau

Trang 31

Display (Programming sources)

Earth

station

Earth station

Trang 32

Hình 1.7 mô t tổng quát cấu tr c hệ thống V -S ti u iểu Các chương

tr nh gốc (Programming sources) là các k nh chương tr nh phát s ng Đ là các chương tr nh o nhà cung cấp tự s n xuất hoặc mua l i từ các đối tác để được quyền phát s ng; cũng c những k nh chương tr nh phát qu ng á đ i trà được khai thác

mà không y u cầu phí n quyền từ nhà s n xuất Các nguồn thu c thể là từ vệ tinh vô tuyến mặt đất và từ m ng cáp quang Tín hiệu đưa vào phát s ng là luồng truyền đã được mã h a nguồn MP G-2 (hay MPEG-4) Cách thức thu l i và đưa vào hệ thống phát s ng là giống nhau o sự tương thích và chuẩn h a hệ thống

V Đối với các chương tr nh nguồn để phát s ng các hệ thống phát V khác (DVB-T và DVB-C) cũng ho t động theo nguy n lý tương tự

Thuật ngữ roa cast center” ng để gọi t n cho trung tâm phát s ng phân phối chương tr nh của hệ thống T i trung tâm phát s ng nhà cung cấp chương

tr nh thu tín hiệu từ nhiều nguồn khác nhau và t o thành luồng tín hiệu ( eam s ng) phát đến vệ tinh đ a tĩnh Các khối chức năng trong H nh 1.7 thể hiện rõ quá tr nh này Theo đ các k nh thông tin được ghép l i thành một thông qua ộ ghép k nh (Multiplexer) mỗi tín hiệu trước khi ghép k nh được truyền qua từng đường ri ng

rẽ hối mã h a t o ra mã kiểm soát lỗi ng phương pháp th m vào thông tin sao cho luồng ữ liệu c thể truyền qua k nh c nhiễu nhưng không nh hưởng đáng

kể c thể phát hiện_sửa lỗi Đ chính là kỹ thuật sửa lỗi tiến F C (Forwar rror Correct) Thông qua ộ điều chế (Mo ulator) tín hiệu i nền được gán vào s ng mang điện từ với kỹ thuật QPS cho luồng truyền MP G-2 hay 8-PS cho tín hiệu

mã hóa MPEG-4 Sau đ ộ iến đổi l n (Upconverter) chuyển tín hiệu trung tần

IF (Interme iate Frequency) sang RF (Ra io Frequency) ở ăng tần C hay u để truyền trong không gian ộ khuếch đ i công suất cao HPA (High Power Amplifier) được sử ụng để nâng công suất truyền Công suất đầu ra của một HPA ph i đủ để cung cấp cho tổng công suất truyền qua vệ tinh IRP ( ffective Isotropic Ra iate Power) y u cầu đối với tín hiệu phát (Uplink) Tín hiệu RF ức x trong không gian

từ ăng-ten t i một đầu hướng về vệ tinh và được thu ngoài không gian t i vệ tinh

ởi một đầu ăng-ten khác

Trang 33

T i nơi thu ăng-ten thu được chọn là lo i thích hợp với luồng truyền từ vệ tinh Ăng-ten được điều chỉnh hướng về vệ tinh theo các thông số đ nh v (v trí vệ tinh tr n quĩ đ o đ a tĩnh g c ngẩng và g c phương v xác đ nh cho ăng-ten thu)

Tr n ăng-ten được lắp thiết NA ( ow Noise Amplifier) và ộ đổi tần xuống ( ownconverter) Thực tế các thiết này được kết hợp thành một ộ N ( ow Noise Block) là khâu tiền khuếch đ i của tr m mặt đất Tín hiệu được chuyển từ

s ng tần số si u cao sang IF tần số thấp hơn để xử lý trong máy thu (Receiver) Các máy thu hay còn được iết đến với t n gọi IR (Integrate Receiver eco ers) thực hiện việc gi i điều chế( emo ulator) để tách tín hiệu thông tin an đầu được gán vào s ng mang và g i mã ( eco er) để xây ựng l i cấu tr c ữ liệu it” li n tiếp được mã h a ộ tách k nh ( emultiplexer) thực hiện qui tr nh ngược l i của

ộ ghép k nh để khôi phục tín hiệu Tín hiệu được lấy ra từ máy thu (Receiver) c thể tr nh chiếu ( isplay) hoặc đưa vào các hệ thống khác như V -C, hay DVB-T

để khai thác

3 Cấu tr c tru ền h nh số mặt đất DVB-T

Chuẩn V -T là chuẩn phát s ng truyền h nh số mặt đất đã được triển khai

từ nửa cuối những năm 1990 và được nhiều nước chấp nhận Với việc sử ụng cơ chế điều chế đa s ng mang phân chia tần số trực giao theo mã COF M (Co e Orthogonal Frequency Division Multiplexing), DVB-T hỗ trợ rất tốt cho môi trường thu gồm nhiều s ng ph n x (multi-path) c kh năng kháng xen nhiễu từ các hệ thống truyền h nh tương tự Ngoài ra V -T cũng đ t hiệu qu tốt hơn với thu

s ng i động và hỗ trợ thiết lập m ng đơn tần SFN (Single Frequency Network) Với những đặc điểm tr n h nh 1.3.1.2 tr nh ày về cấu tr c hệ thống

DVB-T được xác đ nh là một hệ thống gồm những khối chức năng xử lý tín hiệu đầu vào là òng truyền t i MP G-2 nhận được từ đầu ra của ộ ghép k nh MUX (Multiplexer) uồng truyền t i tín hiệu V -T là luồng truyền ữ liệu được

mã h a nguồn MP G-2 giống với hệ thống V -S

Trang 34

it 1” li n tiếp) đây cũng đƣợc xem là quá trình phối hợp để ghép kênh truyền t i Dòng dữ liệu sau khi đƣợc ngẫu nhiên hóa tiếp tục đƣợc xử lý t i các khối mã hóa ngoài (Outer co er) và ghép xen ngoài (Outer interleaver) Quá tr nh này tác động theo từng yte” sử dụng mã Reed-Solomon RS(204 188 t=8) để mã hóa dữ liệu

đã ngẫu nhiên hóa Mỗi gói dữ liệu đƣợc thêm 16 bytes sửa lỗi và có kh năng sửa 8 lỗi trong một gói Khối mã hóa trong (Inner code) và ghép xen trong (Inner

Video_Audio

encoder

adaption Energy dispersal

Outer code

Outer interleaver

Inner code

Digital/

Analog convert Front

end

Pilot &

TPS signals

Trang 35

interleaver) xử lý theo từng it” Thông số mã hóa trong chính là tỉ lệ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 và 7/8 Bộ ghép xen trong sẽ xáo trộn dữ liệu hoàn toàn theo từng bit Quá trình này để gi m lỗi đến mức tối đa

Phần điều chế tín hiệu gồm các khối đ nh v (Mapper), xây dựng khung (Frame Adaption) và ghép kênh phân chia tần số trực giao OF M Đây là quá tr nh

xử lý phức t p, về nguyên lý có thể diễn t : dữ liệu sau khi đã hoàn thành mã sửa lỗi được đ nh v , hay ánh x l n chòm sao điều chế, và sau khi thêm các thông tin pilot” đồng bộ các dữ liệu được đưa l n các s ng mang Tất nhiên là có rất nhiều sóng mang Việc chèn thêm các kho ng b o vệ (Guar interval insertion) được thực hiện nh m tối ưu h a luồng truyền tín hiệu Theo tiêu chuẩn truyền dẫn DVB-T để thích ứng với các tốc độ truyền dẫn khác nhau, kỹ thuật OFDM có sự chọn lựa về số lượng sóng mang theo kiểu điều chế QPSK, 16-QAM hay 64-QAM và kho ng b o

vệ khác nhau cho phép làm việc với m ng đơn tần Khối D/A không ph i là biến đổi số/tương tự thuần t y thông thường mà đ là quá tr nh hoàn chỉnh hàng ngàn sóng mang để đ m b o việc truyền tín hiệu l n ăng-ten phát

Tần số RF phát tín hiệu DVB-T trong kho ng từ 400MHz ÷ 900MHz Trên thực tế thông thường, d i tần số sóng mang truyền t i của DVB-T cũng là i tần

ho t động của truyền hình vô tuyến tương tự ( ăng thông 8MHz) Về cấu trúc, máy phát số DVB-T và máy phát h nh tương tự giống nhau nhưng điểm khác biệt là phần điều chế Trong điều kiện xác đ nh, việc thu chương tr nh truyền hình từ một

số máy phát ho t động trên cùng một tần số là rất có lợi, tất nhiên, các máy phát này đều truyền t i một chương tr nh truyền h nh được đồng bộ chặt chẽ t o nên m ng đơn tần

3 .3 Cấu tr c tru ền h nh số trên cáp DVB-C

Tiêu chuẩn hệ thống DVB-C được chọn là hướng phát triển chính đối với các nhà khai thác truyền hình cáp

Trang 36

Khối

thu tín hiệu

Khối

xử lý tín hiệu, khóa mã

Khối điều chế

:

Khối máy phát

Hệ thống điều khiển quá trình xử lý tín hiệu

Phần mềm điều khiển

Mạng tru ền ẫn

Hình 1.9: Cấu trúc tổng quát Cable TV

Hình 1.9 mô t cấu trúc của một hệ thống truyền hình cáp Kiến trúc này có tính tổng quát và điển hình cho c hệ thống tương tự cũng như kỹ thuật số Đối với truyền h nh cáp tương tự, quá trình xử lý tín hiệu chương tr nh tác động trên tín hiệu hình nh, âm thanh d i nền; trong khi tín hiệu d i nền được số hóa là nguồn dữ liệu

cơ sở cho quá trình xử lý tín hiệu của hệ thống truyền hình cáp số

Nguồn tín hiệu thu được tập hợp từ các d ng truyền dẫn truyền hình hiện có

N i cách khác chương tr nh truyền hình cáp là tập hợp các chương tr nh được chọn

từ các hệ thống truyền h nh khác Điều này c ý nghĩa đặc biệt đối với người xem,

đ là c thể thưởng thức nhiều thể lo i chương tr nh được phát riêng cho từng lo i hình d ch vụ khác nhau mà không cần đầu tư các thiết b thu đặc trưng theo từng

lo i Đối với hệ thống xử lý tín hiệu (phòng Headend), sự tương thích về luồng truyền dữ liệu chương tr nh c ý nghĩa quyết đ nh trong việc thiết kế hệ thống; đặc biệt là đối với hệ thống truyền hình cáp số như V -C

Trang 37

Khối thu tín hiệu là các máy thu (receiver) làm nhiệm vụ gi i mã tín hiệu thu được, cho ra tín hiệu chương tr nh ng tín hiệu tổng hợp (Composite) cho truyền

h nh tương tự, hay d ng nối tiếp bất đồng bộ ASI (Asynchronous Serial Interface) cho hệ thống số Đối với truyền h nh cáp tương tự, tín hiệu Vi eo Au io được đưa thẳng đến khối điều chế T i đây tín hiệu được gán vào s ng mang RF để đưa vào khối máy phát và được phát đi Trong khi đ hệ thống truyền hình cáp số cần có thêm khối xử lý tín hiệu Tín hiệu thu được đưa vào khối xử lý có thể là d ng Composite d i nền hoặc ASI nhưng khi đi qua quá tr nh xử lý và ra kh i khối này thì tất c được chuyển thành luồng truyền ASI để đưa đến khối điều chế cho ra tín hiệu RF vào khối máy phát

Một cách tổng quát, hệ thống truyền hình cáp số có phần phức t p hơn hệ thống tương tự nhưng đ l i là sự phát triển mang l i nhiều ưu điểm, t o điều kiện cho nhà cung cấp chương tr nh và người xem đ t được những tiện ích mong muốn

3 Các đặc t nh tru ền ẫn DVB

3 Đặc t nh tru ền ẫn DVB-S

Hệ thống V -S được triển khai với các lo i h nh ch vụ truyền h nh đến từng nhà TH ch vụ truyền h nh điểm-điểm và thu thập tin tức qua vệ tinh DSNG

Trang 38

Dish Broadcast

mô t trong h nh 1.10 hệ thống TH c năm thành phần chính là nguồn chương

tr nh trung tâm phát s ng từ đài phát vệ tinh ăng-ten thu (Dish) và máy thu

Mô hình triển khai ch vụ truyền h nh điểm-điểm (point-to-point) và thu thập tin tức qua vệ tinh SNG đã được mô t như H nh 1.10 Với đặc tính của truyền h nh vệ tinh V -S c thể phát thu h nh nh và âm thanh từ hầu hết các đ a điểm tr n trái đất SNG t o kh năng truyền trực tiếp tin tức sự kiện chương tr nh thể thao đến với khán gi Điều cần thiết đầu ti n cho việc truyền ẫn là xác đ nh các k nh truyền qua vệ tinh từ điểm đầu (phát) đến điểm cuối (thu) Trong trường hợp v trí đ a lí của nơi phát và nơi thu n m ngoài v ng phủ s ng của vệ tinh th cần

c tr m thu và phát l i (repeater)

Ở Việt Nam sự kiện ph ng thành công vệ tinh Vinasat 1 vào ngày 29 tháng

4 năm 2008 đánh ấu ước ngoặc t o điều kiện th c đẩy sự phát triển các ch vụ

Trang 39

truyền h nh vệ tinh n c nh đ với sự lựa chọn công nghệ V cho việc phát triển truyền h nh số các nhà Đài đã áp ụng chuẩn hệ thống V -S cho các ch vụ của m nh Trong những năm gần đây qua vệ tinh Vinasat 1 – 132˚ khán gi truyền h nh được tiếp x c với ch vụ truyền h nh TH thông qua các nhà cung cấp

là Tổng công ty truyền thông đa phương tiện VTC và ch vụ truyền h nh TH của Đài truyền h nh Việt Nam với thương hiệu +; các ch vụ này được phát tr n ăng tần u trong khi các k nh qu ng á VTV1 VTV2 VTV3 VTV4 và VTV6 được phát tr n ăng C Cũng tr n vệ tinh này Trung tâm truyền h nh cáp HTVC thuộc Đài truyền h nh Thành phố Hồ Chí Minh đã phát triển ch vụ truyền h nh vệ tinh

và phát qu ng á tr n c hai ăng tần C và u

Hệ thống V -S c ưu điểm vượt trội về tầm phủ s ng Tuy nhi n những vấn đề kỹ thuật cần quan tâm được tr nh ày sau đây ở mức độ nhất đ nh c thể xem là những nhược điểm đặc trưng của V -S

3 Đặc t nh tru ền ẫn DVB-T

Hệ thống V -T ho t động trong i tần số vô tuyến (RF) ng cho truyền

h nh mặt đất n n giới h n về v ng phủ s ng V vậy việc triển khai tr n ph m vi phủ s ng rộng khắp cần c các tr m thu và phát l i tín hiệu từ đài phát Hơn nữa

i tần truyền ẫn tín hiệu V -T giống với i tần phát truyền h nh tương tự hiện

t i o đ mô h nh triển khai hệ thống được nghi n cứu ựa tr n nguy n tắc tận ụng tối đa và tối ưu cơ sở h tầng: nhà đặt máy hệ thống điện năng hệ thống điều hòa không khí và đặc iệt là hệ thống cáp và ăng-ten hiện c để thực hiện đầu tư kinh tế nhất

Trước tiên, cần n i đến khái niệm tần số trung tâm của kênh sóng phát hình

số với d i thông 8 MHz ăng tần UHF được tính là:

474MHz + [KD – 21] x 8MHz

Bắt đầu b ng kênh 21D (K: Kênh; D: Digital) có tần số trung tâm là 474MHz

Ví dụ, Kênh 29D có tần số trung tâm 474MHz + [29 – 21]  8MHz = 538MHz; Kênh 30D có tần số trung tâm 474MHz + [30 – 21]  8MHz = 546MHz

Trang 40

1.3.2.2.1 Mô hình máy phát hình số cộng với máy phát tương tự

Mô hình này tận dụng hệ thống cáp và ăng-ten d i rộng hiện có Sự tác động vào hệ thống thiết b , cụ thể là máy phát h nh đang khai thác thấp nhất, thời gian triển khai nhanh nhất

Hình 1.11 mô t mô hình sử dụng hai bộ điều chế số DVB-T có tín hiệu ra cao tần (RF) trên hai kênh liền kề ăng tần UHF (Ultra High Frequency), ví dụ kênh

29 và kênh 30 Các khuếch đ i bán dẫn của máy phát hình số có d i rộng 16MHz (sau khi qua bộ lọc thông d i 16MHz) được cộng với tín hiệu tương tự, thông qua

bộ cộng k nh (Com iner) để sử dụng chung hệ thống cáp và ăng-ten UHF Việc phát trên 2 kênh liền kề không thực hiện được với công nghệ phát h nh tương tự Đây cũng là lợi thế m nh của công nghệ DVB-T

Tiêu đề	Tìm hiểu Cấu trúc hệ thống và Ứng dụng các Chuẩn truyền hình số DVB thế hệ thứ hai và ứng dụng tại Truyền hình cáp HTVC – Chi nhánh Nam Sài Gòn
Tác giả	Thái Thanh Tấn
Người hướng dẫn	TS. Trần Hoài Trung
Trường học	Đại học Giao thông Vận tải
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện Tử
Thể loại	Luận văn Thạc sĩ
Năm xuất bản	2014
Thành phố	TP.Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	2,26 MB