nghiên cứu truyền hình di động dvb-h

DVB-H đang được coi là tiêu chuẩn hàng đầu cho các thiết bị di động bởi tiêu chuẩn này thừa kế những ưu điểm của tiêu chuẩn phát sóng số mặt đất DVB-T, tiêu chuẩn đang được VTC ứng dụng

Nghiên cứu truyền hình di động DVB-H

LỜI CAM ĐOAN

Em tên là Phạm Bá Điền, sinh viên lớp ĐTVTk4A Khoa Công Nghệ Thông Tin Đại Học Thỏi Nguyờn

Giỏo viên hướng dẫn là thầy Đỗ Huy Khôi, Bộ môn điện tử viễn thông Khoa Công Nghệ Thông Tin Đại Học Thỏi Nguyờn

Em xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong đề tài này là kết quả tìm hiểu nghiên cứu riêng của em Trong quá trình nghiên cứu đề tài “Nghiờn cứu truyền hình

di động DVB-H” Các kết quả và dữ liệu được nêu trong đề tài là hoàn toàn trung thực Mọi thông tin trích dẫn đều được tuân theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng các tài liệu tham khảo

Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung viết trong đề tài này

Thỏi nguyên ngày 12 tháng 3 năm 2011

Sinh viên

Phạm Bá Điền

MỤC LỤC

Lời Nói Đầu 4

CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DVB-H 6

1.1 Tổng quan hệ thống 6

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về DVB-T 6

1.1.2 Hệ thống DVB-H 7

1.2 Cấu trúc và nguyên lí cơ bản của công nghệ truyền hình di động 14

1.3 Các yếu tố kĩ thuật chính 15

Chương II: CÁC CHI TIẾT KỸ THUẬT MỚI THÊM VÀO DVT-T ĐỂ TRỞ THÀNH DVB-H 17

2.1 Module MPE-FEC 17

2.1.1 Khung MPE-FEC 18

2.1.2 Cách truyền khung MPE-FEC 21

2.2 Module time-slicing 24

2.2.1 Giới thiệu chung 24

2.2.2 Chi tiết kĩ thuật 25

2.2.3 Hỗ trợ chuyển giao với time-slicing 31

2.3 Chế độ phát 4K 32

2.4 Bộ ghép xen theo độ sâu symbol (in depth interleaver) 35

2.4.1 Khái niệm kỹ thuật ghép xen 35

2.4.2 Bộ ghép xen nội (Inner interleaver) 36

2.5 Báo hiệu thông số bờn phỏt TPS 42

2.5.1 Khái quát 42

2.5.2 Mục đích của TPS 42

2.5.3 Định dạng các bit TPS 43

3.1 Các loại cấu hình mạng DVB-H 44

3.1.1 Mạng dùng chung DVB-H (dùng chung bộ ghép với MPEG-2) 45

3.1.2 Mạng phân cấp DVB-H (dùng chung với mạng DVB-T bằng cách phân cấp) 45

3.2 Mạng phát DVB-H 46

3.2.1 Các cell DVB-H 46

3.2.2 Mạng đơn tần SFN (Single frequency networks) 47

3.2.3 Mạng đa tần MFN (Multifrequency networks) 48

KẾT LUẬN 49

TỪ VIẾT TẮT 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

Lời Nói Đầu

Khán giả Việt Nam đó quá quen thuộc với truyền hình cố định vô tuyến với công nghệ analog, truyền hình cáp, truyền hình qua vệ tinh (DTH)… và chỉ xem được khi ngồi

ở chỗ cú…vụ tuyến và ổ cắm điện Còn với truyền hình di động, chúng ta có thể cập nhật các bản tin nóng, thưởng thức các chương trình giải trí, theo dõi được thông tin về giao thông, thời tiết, tỉ giá, giá vàng, trên đường đến công sở, trên xe bus, trong lúc chờ đợi…chỉ với chiếc điện thoại di động cầm tay, “thụng tin và giải trí mọi lúc, mọi nơi”

Truyền hình di động là một lĩnh vực còn rất mới, hiện nay đã có một số nước trên thế giới cung cấp dịch vụ này Ở Việt Nam hiện có VTC đã “đi trước đón đầu” trong công nghệ bằng việc áp dụng tiêu chuẩn DVB-H (Digital Video Broadcast – Handheld, chuẩn truyền hình kỹ thuật số di động) được phát triển bởi tổ chức DVB của châu Âu Tiêu chuẩn này đã nhanh chóng được các tập đoàn viễn thông hàng đầu trên thế giới như

Nokia, Siemens, Motorola, Samsung, LG đún nhận và ứng dụng thử nghiệm DVB-H đang được coi là tiêu chuẩn hàng đầu cho các thiết bị di động bởi tiêu chuẩn này thừa kế những ưu điểm của tiêu chuẩn phát sóng số mặt đất DVB-T, tiêu chuẩn đang được VTC ứng dụng để phủ sóng truyền hình kỹ thuật số trên diện rộng tại Việt Nam.

Ngày 17/3/2008 Liên minh Châu Âu (EU) thông báo chọn lựa DVB-H làm chuẩn truyền hình di động chung cho toàn khu vực đồng thời khuyến khích các nước thành viên yêu cầu các nhà cung cấp dịch vụ hỗ trợ chuẩn này

Công nghệ DVB-H với dạng thức phát sóng quảng bá (broadcast) sẽ có băng thông lớn và đặc biệt hệ thống sẽ không bị quá tải hay ảnh hưởng khi số lượng người sử dụng tăng DVB-H cho phép phát được số chương trình truyền hình cực lớn lên đến 50 chương trình truyền hình di động trên một kênh sóng tuỳ thuộc vào chế độ của máy phát và công nghệ nén tín hiệu Ngoài ra, với đặc điểm thiết bị di động có dịch vụ truyền hình sẽ rất tốn pin, và khi áp dụng tiêu chuẩn công nghệ DVB-H này sẽ tối ưu việc dùng pin tiết kiệm

với việc thu nhận tín hiệu được thực hiện theo chu kỳ Hơn nữa, máy điện thoại tích hợp truyền hình di động sẽ rất gọn nhẹ với ăngten ở băng tần UHF được thu gọn trong điện thoại, còn chất lượng hình ảnh và âm thanh thì rất ổn định.

Để hiểu rõ hơn về công nghệ truyền hình di động theo chuẩn DVB-H trong khuôn khổ đề tài em xin được giới thiệu về tiêu chuẩn công nghệ đầy tiềm năng này Nội dung gồm 3 chương:

Chương I: Chương này sẽ giới thiệu khái quát về hệ thống truyền hình di động nói chung cũng như hệ thống truyền hình di động DVB-H nói riêng, qua đó nêu lên các chi tiết kỹ thuật mới triển khai từ DVB-T dựng riờng cho DVB-H

Chương II: Các chi tiết kỹ thuật mới thêm vào DVB-T để trở thành DVB-H

Chương III: Chương này sẽ giới thiệu chung về các kiểu mạng DVB-H, cỏc cách truyền dẫn trong 1 hệ thống DVB-H thực tế

CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DVB-H

1.1 Tổng quan hệ thống

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về DVB-T

Tiêu chuẩn DVB (Digital Video Broadcasting) được nước Anh tiên phong triển khai từ năm 1998, tiếp đó là các nước chõu õu, Nam Phi, Úc, Singapore Đến nay, hầu như toàn bộ châu Âu, châu Đại Dương, châu Phi và nhiều nước châu Á đã tuyên bố sử dụng tiêu chuẩn này Trong đó, nhiều nước đã triển khai truyền hình số trên diện rộng Đặc biệt, tại Berlin (Đức) đã tuyên bố chấm dứt phát sóng truyền hình mặt đất bằng kỹ thuật Analog từ năm 2003 (theo dự định, các nước trên thế giới sẽ chấm dứt công nghệ này trong khoảng thời gian từ năm 2006-2010 để chuyển sang công nghệ kỹ thuật số)

Hình 1.1: Truyền dẫn tín hiệu cho hệ thống truyền hình số DVB-T và DVB-HDVB-T (Digital Vi deo Broadcasting - Terrestrial) là 1 chuẩn quốc tế DVB về phát sóng số mặt đất dùng trong truyền hình kỹ thuật số Tín hiệu truyền hình được truyền và thu bằng an ten qua bầu khí quyển, khác với các cách phát sóng khác như phát sóng số cáp DVB-C (DVB-Cable) hay phát sóng số vệ tinh DVB-S (DVB-Satellite).Tín hiệu truyền hình số DVB-T được truyền cùng tần số như truyền hình tương tự (analog TV) qua

Frequency Division Multiplex) và các phương thức điều chế 4-QAM (QPSK), 16-QAM

và 64-QAM cho phép DVB-T truyền nhiều đài trên cùng 1 kênh (độ truyền dữ liệu trên 1 kênh từ 12-20 Mbps), chất lượng âm thanh và hình ảnh tốt hơn (chuẩn MPEG-2), ít bị nhiễu hơn truyền hình tương tự

Hiện nay, trên một kênh tần số 8MHZ, chỉ phát được một chương trình truyền hình nếu dùng công nghệ analog, nhưng dùng công nghệ số thì có thể phát đến 8 chương trình truyền hình mà không bị ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp

Đồng thời, tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành khai thác hệ thống: Chỉ cần đầu tư 1 máy phát thay vì 8 máy phát cùng hệ thống an ten cồng kềnh để phát 8 chương trình Khả năng này tạo điều kiện cho các đài truyền hình tăng số lượng cũng như thời lượng các chương trình phát sóng, nâng cao hiệu quả tuyên truyền của làn sóng

truyền hình

Ngoài ra, để xem được truyền hình số mặt đất cần có đầu thu tín hiệu số (còn gọi là

bộ thu hay bộ giải mã truyền hình số, set-top box) theo chuẩn DVB-T và máy thu hình kết nối với nhau cùng với an ten thu chuyên dụng Do đặc điểm của truyền hình số mặt đất phát bằng sóng vô tuyến cao tần đòi hỏi giữa an ten phát và thu phải nhìn thấy nhau nên phải đặt an ten hướng về đài phát và trên hướng đó phải không bị vật cản Vì thế, người ở nhà cao tầng sẽ được lợi hơn khi bắt tín hiệu truyền hình số Nhược điểm của truyền hình

số mặt đất (DVB-T) là phụ thuộc nhiều vào địa hình do tháp an ten thấp, vùng phát sóng

bị nhà cao tầng che khuất

1.1.2 Hệ thống DVB-H

Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin là sự phát triển của công nghệ viễn thông nói chung và công nghệ truyền hình nói riêng Các ứng dụng thu truyền hình di động đã và đang trở thành một xu hướng rõ rệt cho quá trình phát triển của công nghệ truyền hình hiện đại, đặc biệt là khả năng cá nhân hóa những nội dung mà người sử dụng muốn thưởng thức và khả năng tương tác trực tiếp giữa khán giả và chương trình cũng như giữa khán giả và những người làm chương trình Hiện nay, do nhu cầu của thị trường, trên thế giới đã có nhiều tiêu chuẩn công nghệ truyền hình di động khác nhau được nghiên

cứu, phát triển và ứng dụng Nhưng tựu chung lại, có thể phân làm hai loại hình chính như sau:

-Thứ nhất: Truyền hình di động dựa trên sóng thông tin di động

-Thứ hai: Truyền hình di động dựa trên sóng truyền hình

Dịch vụ Truyền hình di động dựa trên sóng thông tin di động đã từng được một số quốc gia áp dụng như Nhật Bản, Hàn Quốc Tuy nhiên, loại hình này vướng phải nhiều hạn chế lớn như chi phí rất cao, thêm vào đó là khả năng nghẽn mạng thường xuyên xảy

ra do luồng dữ liệu truyền hình phụ thuộc trực tiếp vào hạ tầng mạng viễn thông

Ở Việt Nam, hiện có VTC đang cung cấp dịch vụ này và đã đưa vào triển khai từ cuối năm 2006 Còn truyền hình di động dựa trên sóng truyền hình thì giá thành rẻ hơn rất nhiều và kèm theo đó là một loạt các tiện ích đặc thù Với loại hình này, hiện nay trên thế giới đã phát triển và đưa vào ứng dụng một số tiêu chuẩn khác nhau như :

-DVB-H : Tiờu chuẩn Chõu Âu dựa trên chuẩn DVB-T

-ISDB-T: Tiêu chuẩn được đưa ra bởi Nhật

-MediaFlo : Tiêu chuẩn phát hình di động của Mỹ do Qualcomm phát triển

- DMB (Digital Multimedia Broadcasting): Được hàn quốc phát triển dựa trên DAB (Digital Audio Broadcasting)

Trong số, đó tiêu chuẩn DVB-H đã thể hiện nhiều ưu điểm vượt trội và đã được thư nghiệm, triển khai tại một số quóc gia trên thế giới như Phần Lan, Mỹ, Italia

Hình 1.2: DVB-H Mobile TV Transmission System

a Khái niệm về truyền hình di động theo chuẩn DVB-H

DVB-H (Digital Vi deo Broadcasting for Handheld) là tiêu chuẩn công nghệ truyền hình kĩ thuật số cho các thiết bị cầm tay được ra đời tại châu âu vào năm 2002 dựa trên tiêu chuẩn quốc tế DVB Công nghệ này cho phép truyền tải đồng thời nhiều chương trình truyền hình, phát thanh hay dữ liệu dạng IP khác nhau tới những thiết bị cầm tay di động như điện thoại di động, PDA

Được công bố trong chuẩn EN 302 304 của ETSI vào tháng 11/2004 , đây là các đặc điểm kỹ thuật lớp vật lí được thiết kế cho phép chuyển giao dữ liệu đóng gói dạng IP qua các mạng trên mặt đất 1 cách hiệu quả.

Tiêu chuẩn DVB-H được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn truyền hình kĩ thuật sồ mặt đất DVB-T, hay thực chất là chuẩn DVB-T đã được thêm vào một số chức năng cần thiết

để đảm bảo thu tín hiệu tốt trong môi trường di động

Do công nghệ H được xây dựng dựa trên chuẩn truyền hình số mặt đất

DVB-T nên đặc điểm kỹ thuật của DVB-H giống như của DVB-DVB-T DVB-Trong khi DVB-DVB-T được sản xuất chủ yếu để tiếp sóng qua an ten, mạng DVB-H lại được thiết kế cho các thiết bị cầm tay tiếp nhận sóng ngay cả khi ở trong nhà So với chuẩn DVB-T, DVB-H chủ yếu nhắm vào thiết bị thu, nhằm giảm năng lượng tiêu thụ ở đầu thu, giải điều chế ở đầu thu cũng như gia tăng cường độ của tín hiệu truyền bằng cơ chế sửa lỗi trước (forward error

correction) trong môi trường di động

Vậy tại sao DVB-H và 3G lại sử dụng kết hợp với nhau? Đó là do trước tiên, DVB-H là broadcast nên chỉ có 1 kênh truyền downlink từ Base Station đến thiết bị đầu cuối end-user, do đó một mình nó không thể cung cấp được các dịch vụ interactive như

Video theo yêu cầu, người hướng dẫn trong thành phố, dự báo thời tiết Để có thể sử

dụng các dịch vụ trên, DVB-H cần phải kết hợp với mạng 2G/3G cellular để có 1 kênh truyền uplink Người xem TV có thể đồng thời tham gia vào chương trình TV đang phát thông qua cùng 1 thiết bị Người xem có thể bình chọn, trả lời các câu hỏi trúng thưởng bằng cách click trực tiếp lên màn hình

Ngoài ra, 3G đã có cơ sở hạ tầng và hệ thống quản lí khách hàng và tính tiền khá tốt Nên DVB-H có thể liên kết với 3G để có thể tận dụng được hệ thống quản lí này Khi

đó vấn đề billing (tính cước) trong DVB-H sẽ được giải quyết

Hình 1.3: Vị trí thưc hiện chức năng của DVB-HTại sao bản thân 3G vẫn có thể cung cấp dịch vụ broadcast lại cần đến DVB-H ? Câu trả lời đơn giản là DVB-H cho phép cung cấp dịch vụ broadcast TV tốt hơn với dung lượng lớn và chất lượng cao hơn 3G chỉ có thể cung cấp dịch vụ với tốc độ dữ liệu

<64kbps nên chỉ có thể cung cấp light video và audio clips Ở 3G, việc truyền dữ liệu phụ thuộc vào tốc độ đường truyền của mạng di động, chính vì vậy nó không đủ mạnh để đáp ứng đòi hỏi đường truyền của dịch vụ này, do tín hiệu video yêu cầu băng thụng kờnh truyền tương đối lớn (khoảng vài trăm Kbps)

Nếu trong 1 vùng phủ sóng bởi cả 3G và DVB-H, nếu 1 hệ thống quá tải,việc liên kết giữa 2 hệ thống có thể giúp cân bằng tài nguyên giữa 2 hệ thống Ngoài ra, nếu có

nhiều user sử dụng dịch vụ broadcast, lúc đó nên dùng DVB-H để cung cấp dịch vụ Nếu

có ít user thỡ nờn dựng 3G để cung cấp dịch vụ sẽ có lợi hơn Vấn đề nằm ở chỗ dùng kĩ thuật nào tại thời điểm nào là có lợi nhất cho nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng

Tất cả những vấn đề kể trên là những vấn đề được nhiều người quan tâm nghiên cứu Hiện vẫn đang còn 1 số câu hỏi đặt ra: Liệu người dùng có muốn chi trả cho dịch vụ này như họ vẫn trả cho dịch vụ truyền hình vệ tinh không, và họ sẽ trả bao nhiêu? 1 mối quan tâm nữa là liệu những người dùng vốn đã rất quen thuộc với việc xem tivi qua

những màn hình lớn tại nhà có muốn chuyển sang việc xem qua các màn ảnh nhỏ hay không? Ngoài ra, các chuyên gia phân tích cho hay: Kĩ thuật này còn gây ra sự phân tán rất nguy hiểm cho người dùng khi đang điều khiển phương tiện giao thông.

b Những ưu việt của truyền hình di động theo chuẩn DVB-H

Trước những ý kiến tỏ ra nghi ngại về chất lượng dịch vụ, các chuyên gia khẳng định chuẩn DVB-H đã được nhiều nước thử nghiệm Đặc điểm của DVB-H là chất lượng hình ảnh và âm thanh sẽ không bị ảnh hưởng bởi địa hình, hay khi di chuyển với tốc độ cao, 1 ví dụ điển hình là có thể đi ô tô với tốc độ 60km\h võ̃n xem được truyền hình qua điện thoại di động

Tóm lại, dịch vụ truyền hình di động theo chuẩn DVB-H sẽ mang đến cho người dùng nhiều tiện ích lớn nhờ những tính năng ưu việt mà hệ thống hỗ trợ:

- Là 1 chuẩn mở với nhiều hỗ trợ và giải pháp từ hơn 60 nhà sản xuất

- Tiêu thụ công suất thấp với 1 thông lượng dữ liệu cao, 1 dịch vụ DVB-H

có thể chuyển giao 20-40 kênh hoặc nhiều hơn (phụ thuộc vào tốc độ bịt), lên tới 1 1 Mbps trong 1 bộ ghép kờnh DVB-H Khả năng tiết kiệm năng lượng 1 cách tối đa cho thiết bị cầm tay, đây là 1 yêu cầu cấp thiết của dịch vụ truyền hình di động do thiết bị này

sử dụng nguồn năng lượng chủ yếu là dựa vào pin sẵn có trong thiết bị

-Việc xem truyền hình với chuẩn DVB-H không phụ thuộc vào tài nguyên mạng điện thoại di động Đây là chuẩn được nghiên cứu, phát triển dựa trên chuẩn DVB-

T (truyền hình số mặt đất) Những nước đó cú mạng DVB-T sẵn sẽ nâng cấp để cung cấp dịch vụ truyền hình di động theo chuẩn DVB-H rất dễ dàng Nguyờn lớ hoạt động là tín hiệu truyền hình được phát đi quảng bá từ an ten truyền hình với bán kính phủ sóng lên tới hàng chục km

- Tất cả máy thu tích hợp bộ thu truyền hình nằm trong vùng phủ song đều

có thể thu được tín hiệu, giải mã và hiển thị trên màn hình Do vậy, sẽ không hạn chế số người xem đồng thời, miễn là họ nằm trong vùng phủ sóng

- Truyền hình theo cách này cũng không cần phải có tần số riờng Kờnh thông tin trên công nghệ truyền hình 3G có tính chất 2 chiều nhưng là kênh truyền dữ liệu được trạm thu phát gốc BTS cấp cho thuê bao Như vậy mỗi thuê bao sẽ chiếm 1 phần tài nguyên thông tin của trạm BTS khi họ sử dụng dịch vụ, vì vậy sẽ hạn chế số người dựng cựng lỳc Khi lượng người dùng lớn, để có thể phục vụ tốt cho người sử dụng dịch vụ, bắt buộc nhà khai thác mạng phải nâng cấp hệ thống dẫn đến chi phí đầu tư sẽ tăng, cũng đồng nghĩa với chi phí dịch vụ cao DVB-H thì không cần tăng chi phí đầu tư khi tăng số lượng người dùng nên chi phí dịch vụ sẽ rẻ hơn.

- Chất lượng dịch vụ ổn định, không bị trễ hình hoặc không xem được chương trình khi mạng nghẽn

- Khả năng di chuyển với tốc độ rất cao (có thể di chuyển với tốc độ lên tới trên 200 km\h) Do vậy, người dùng có thể sử dụng dịch vụ truyền hình di động (xem các chương trình truyền hình, thực hiện các chức năng tương tác trực tiếp ) trên thiết bị của

mình ngay cả khi ngồi trờn cỏc phương tiện giao thông như ô tô, tàu hỏa, xe buýt mà

chất lượng không hề bị suy giảm

-Sử dụng công nghệ nén tiên tiến: truyền hình di động theo tiêu chuẩn DVB-H sử dụng công nghệ nén H.264/AVC, vừa giúp tiết kiệm băng thông mà vẫn giữ được chất lượng hình ảnh, âm thanh tương đương với chuẩn truyền hình độ phân giải cao HDTV

- Do người dùng thường sử dụng dịch vụ trong môi trường di động hoặc các khu đô thị (nói cách khác đây là môi trường mà tín hiệu truyền hình rất hay xảy ra lỗi do

bị can nhiễu bởi các luồng tín hiệu nhiễu công nghiệp, ô tô xe máy, các tòa nhà ) nên

công nghệ DVB-H đã hỗ trợ khả năng chống lỗi và sửa lỗi ở nhiều cấp độ khác nhau giúp cho tín hiệu đến người dùng hầu như không xảy ra lỗi hoặc nếu có thì tỷ lệ lỗi là rất thấp

-Thanh toán điện tử: người dùng có thể thanh toán dịch vụ truyền hình di động thông qua tài khoản của mình tại ngân hàng Khán giả cũng có thể dùng tài khoản cá

nhân để mua các sản phẩm được rao bán hoặc đặt lệnh giao dịch chứng khoán trực tiếp

trong các chương trình chuyên biệt của truyền hình di động

Với những ưu điểm đó, chuẩn DVB-H hiện tại đang được nhiều tập đoàn truyền thông lớn trên thế giới: nokia, Siemens, Motorola, Sony Ericsson hậu thuẫn về thiết bị đầu cuối.

1.2 Cấu trúc và nguyên lí cơ bản của công nghệ truyền hình di động

Do công nghệ DVB-H được xây dựng dựa trên nền tảng của công nghệ DVB-T nên để phù hợp yêu cầu thu sóng truyền hình di động, hệ thống DVB-H cú thờm 1 số thành phần chức năng khác so với DVB-T như: cắt lát thời gian (time-slice), đóng gói đa giao thức và sửa lỗi hướng tới (MPE-FEC), điều chế COFDM sóng mang kiểu 4k và báo hiệu DVB-TPS Sơ đồ sau đây sẽ miêu tả cấu trúc nguyờn lớ DVB-H dựa trên cơ sở của

hệ thống DVB-T

Mô hình này thể hiện sự lắp ghép xen giữa hệ thống DVB-T và DVB-H Đầu tiên, nội dung các chương trình TV hoặc các dịch vụ khác được đưa vào để đóng gói theo chuẩn nén tiên tiến mới H.264/AVC Sau đó cỏc gúi tin này tiếp tục được đóng gói thờm cỏc tính năng mới để có thể truyền trờn mụi trường mạng và cuối cùng là định dạng IP

được đưa ra khỏi khối này Cỏc gúi IP này sau đó sẽ được đưa vào bộ đóng gói IP của DVB-H, tại đây cỏc gúi IP tiếp tục được đóng gói lại theo sự đóng gói đa giao thức MPE

và có thêm phần sửa lỗi FEC để có thể sửa lỗi cho dữ liệu xảy ra trên đường truyền

Khung MPE-FEC tiếp đó sẽ được đặt vào các khe thời gian khác nhau nhờ kĩ thuật cắt lát thời gian (time slicing)

Ngõ ra bộ đóng gói IP sau khi ra khỏi phần time slice có thể đưa trực tiếp tới bộ điều chế COFDM của DVB-H với các sóng mang 4K hoặc 8K (hay chính là bộ điều chế DVB-T được thêm vào 1 số phần như DVB-H TPS và mode 4K) hoặc chúng có thể ghép xen với những dịch vụ MPEG-2 khác của DVB-T rồi mới đưa ra bộ điều chế Tín hiệu sau đó được khuếch đại rồi đưa ra anten phát quảng bá Tại máy thu, tín hiệu sẽ được giải

ra theo cách ngược lại

-Sử dụng kĩ thuật cắt lát thời gian (thực slicing) để tiết kiệm năng lượng 1 cách tối

đa cho thiết bị di động (có khả năng tiết kiệm trên 90%), giỳp nõng cao thời gian sử dụng pin bằng cách tổ chức dữ liệu thành cỏc nhúm gúi trờn mỗi kênh

- Dùng cơ chế đóng gói đa giao thức MPE cho phép truyền các giao thức mạng dữ liệu ở phần đầu của luồng MPEG-2 Việc sửa lỗi hướng tới FEC được dùng kết hợp với MPE để cải thiện cường độ và do đó tạo sự linh hoạt của tín hiệu

- Cựng với các mode điều chế 2K và 8K đã có sẵn trong DVB-T, 1 mode 4K được thêm vào DVB-H đưa đến sự linh hoạt cho thiết kế mạng Do các sóng mang 2K sẽ không đem lại mức bảo vệ đủ chống lại fading lựa chọn tần số, đồng thời cũng cung cấp kích thước cell nhỏ hơn khoảng bảo vệ cho các mạng đơn tần SFN Tương tự, kiểu sóng mang 8K đặt các sóng mang quá gần ở tần số dịch Doppler đối với các máy thu di chuyển Do

đó kiểu điều chế mới là dùng sóng mang 4K đã được đưa ra nhằm cung cấp độ bù tốt hơn

giữa kích thước cell và hiệu ứng Doppler khi thuê bao di chuyển 1bộ chèn symbol theo chiều sâu (in –depth interleaver) ngắn cũng được giới thiệu trong mode 2K và 4K, tạo ra dung lỗi tốt hơn chống lạ nhiễu xung (giúp đạt được một cường độ tương đương với mode 8K).

Hình 1.5 Các bổ sung cho DVB-H vào hệ thống DVB-T

Chương II: CÁC CHI TIẾT KỸ THUẬT MỚI THÊM VÀO DVT-T

ĐỂ TRỞ THÀNH DVB-H

2.1 Module MPE-FEC

Việc thu tín hiệu qua thiết bị di động cầm tay hoàn toàn khác với thu qua an ten cố định trên mặt đất Thứ nhất, các an ten hầu hết đều có kích thước nhỏ và độ lợi thấp Thứ hai, máy cầm tay đặt trong 1 môi trường di động thỡ cụng suất tín hiệu thu được có thể chịu những thay đổi nhanh bất thường

Dữ liệu âm thanh và hình ảnh trong môi trường DVB-H được chuyển giao dùng kỹ thuật IP Datacasting, trong đó dữ liệu được đóng gói với các header dạng IP và truyền đi giống cách truyền gói IP trên Internet Tuy nhiên, môi trường vô tuyến không hẳn thân thiện như Internet do có tỉ lệ lỗi cao bởi các nguyên nhân như thay đổi mức tín hiệu liên tục, nhiễu và các hiệu ứng truyền dẫn khác Cho nên dữ liệu phải được bảo vệ tốt hơn

Bảo vệ dữ liệu được thực hiện trong trường hợp DVB-H dùng kĩ thuật sửa lỗi trước FEC BỘ đóng gói IP thực hiện thêm chức năng MPE-FEC (Multiprotocol

Encapsulation - Forward Error Correction) FEC tiến hành ở lớp liên kết (nghĩa là trước khi dữ liệu được mã hóa) bằng cách thờm cỏc thông tin parity tính toán từ cỏc gúi

datagram và gửi dữ liệu parity này trong các đoạn MPE-FEC, cỏc gúi datagram không lỗi

sẽ được giải mã sau khi qua FEC (dù điều kiện thu rất kém) Việc sử dụng FEC là tùy chọn

MPE-Với MPE-FEC, 1 phần dung lượng kênh truyền sẽ được cấp phát cho thông tin parity Dung lượng kênh truyền bị chiếm để truyền parity có thể được bù bằng cách thay đổi tốc độ mã truyền trong khi vẫn cung cấp hiệu suất cao hơn DVB-T

Những gói dữ liệu IP khi được đưa vào hệ thống sẽ được tiếp tục đóng gói lại theo

1 trật tự nhất định tạo nên khung MPE-FEC bao gồm 2 phần, trong đó 1 phần chuyên để

chứa dữ liệu của nội dung cần truyền tải được gọi là bảng dữ liệu ứng dụng ADT

(Application Data Table), phần còn lại chứa dữ liệu tính toán dựa trên cơ sở dữ liệu ADT

và có tác dụng để sửa lỗi gọi là bảng dữ liệu Reed-solomon RSDT (Reed-solomon data table) Khi đó, kích thước của khung MPE-FEC có thể thay đổi tùy thuộc vào nội dung nhưng kích thước tối đa của khung MPE-FEC là 2 Mb.

Hình 2.1 Sơ lược cấu trúc khung MPE-FEC

2.1.1 Khung MPE-FEC

2.1.1.a Định nghĩa khung MPE-FEC

Khung MPE-FEC được sắp xếp như 1 ma trận với 255 cột và 1 số hang linh động

Số hàng có thể thay đổi, từ 1 đến tối đa là 1024 hàng, khi đó toàn bộ khung MPE-FEC có kích thước tối đa 2 Mb

Hình 2.2 Cấu trúc khung MPE-FECMỗi vị trí trong ma trận ( 1 ô) chiếm 1 byte thông tin Phần bên trái của khung gồm

1 9 1 cột chứa các IP datagram và có thể có các bịt nhồi thêm (padding) được gọi là bảng ADT Phần bên phải của khung gồm 64 cột chứa thông tin parity của mã FEC gọi là bảng RSDT Mỗi byte trong ADT có địa chỉ đi từ 1 đến 191 x số hàng Tương tự, mỗi byte trong RSDT có địa chỉ từ 1đến 64 x số hàng

2.1.1.b BẢNG ADT

Các IP datagram được truyền dạng từng datagram (datagram-by- datagram), bắt đầu với byte đầu tiên của datagram đầu tiên ở gúc trỏi phía trên ma trận và tiếp tục đi xuống theo chiều dọc

Hình 2.3 Sự bố trí trong bảng ADTChiều dài của các IP datagram có thể thay đổi tùy ý Sau khi kết thúc 1 IP

datagram, IP datagram tiếp theo sẽ bắt đầu Nếu 1 cột không chứa đủ 1 IP datagram thì phần tiếp tục của IP datagram sẽ được trải sang cột tiếp theo bắt đầu từ trên xuống Khi tất

cả các IP datngram đưa vào bảng ADT, nếu cũn cỏc byte trống thì sẽ được chốn thờm cỏc byte 0 làm cho 191 cột bên trái hoàn toàn được lấp đầy Số cột chốn thờm được kí hiệu động trong section MPE- FEC bằng 8 bịt

Hình 2.4 Sự bố trí trong bảng RSDT

Đa thức tạo mã:

Đa thức tạo trường:

2.1.2 Cách truyền khung MPE-FEC

2.1.2.a Cách truyền các IP datagram trong ADT

Dữ liệu dạng IP được mang trong các section MPE theo chuẩn DVB , bất chấp MPE-FEC cú dựng hay không Điều này làm máy thu hoàn toàn tương thích ngược với các máy thu không biết MPE-FEC

Dữ liệu sẽ được đọc ra thành từng IP datagram lần lượt trong các cột của bảng ADT, tiếp theo đó là đến các cột RS Sau đó các IP datagram sẽ được đóng gói thành các section, còn các cột RS được đóng gói thành các section MPE-FEC, đồng thời các thông số thời gian thực sẽ được thêm vào các header của mỗi section để truyền đi, đồng thời

tính toán CRC-32 cho viợ̀c kờ́t thuc section Cuối cùng các section sẽ được đọc ra bắt đầu từ các section MPE1.

Hình 2.5 Cách đúng gói và truyờ̀n khung MPE-FECHeader của mỗi section mang địa chỉ bắt đầu cho IP datagram mang trong section đó Địa chỉ này chỉ thị vị trí của byte IP datagram đầu tiên trong ADT Máy thu sau đó sẽ đặt IP datagram nhận được bào lại các vị trí byte đúng trong ADT và đánh dấu các vị trí này là dữ liệu tin cậy cho bộ giải mã RS

Section cuối cùng của ADT chứa cờ kết thúc bảng, chỉ phần cuối của các IP

datagram trong cùng 1 ADT Nếu tất cả các section trước trong cùng 1 ADT đã nhận chính xác, máy thu sẽ không cần nhận bất kì section MPE-FEC nào tiếp theo sau đó và nếu có dùng time-slicing, có thể tắt máy thu không thu nữa chờ cho đến section MPE kế

và không giải mã RS nữa

Nếu nhận được các section MPE-FEC, số cột chốn thờm trong ADT sẽ được chỉ

ra bằng 8 bit trong header của các section MPE-FEC Nếu giải mã RS được thực hiện thì giá trị này mới cần dùng

Tốc độ mã k/n có thể giảm khi cú ớt byte thông tin (k) và tăng khi cú ớt byte parity (n-k) Có thể đạt được tốc độ mã cao hơn bằng cách cắt bớt các cột dữ liệu RS sau khi mã hóa, còn muốn tốc độ mã thấp hơn thỡ thờm cỏc cột nhồi giá trị 0 vào vùng dữ liệu ứng dụng trong bảng ADT Việc cắt bớt sẽ giảm lượng ovethead tạo ra bởi RS data và do đó làm giảm tốc độ bịt cần thiết

Tốc độ bình thường cho MPE-FEC là:

Hình 2.6 Điều chỉnh tốc độ mã trong MPE-FECSau đây ta sẽ tham khảo 1 số ví dụ về tốc độ mã:

Bộ giải mã RS có thể sửa đến 64 byte trong 1 từ mã 255 byte Nếu có nhiều hơn 64

vị trí byte "không tin cậy ' trong 1 hàng, bộ giải mã RS sẽ không thể sửa bất cứ gì và do

đó sẽ chỉ xuất ra các byte lỗi không được sửa Do đó, nếu 1 IP datagram chỉ được sửa phần nào đó hoặc không được sửa, máy thu sẽ có thể dò ra và loại bỏ datagram đó

Việc tách rời dữ liệu IP và dữ liệu parity của mỗi cụm làm cho việc giải mã FEC trong máy thu là tùy ý, do dữ liệu trong ADT là thể được dung trong khi không chú

MPE-ý tới thông tin parity

2.2 Module time-slicing

2.2.1 Giới thiệu chung

1 trong những tính năng để phân biệt DVB-H và DVB-T là cắt lát thời gian (time slicing) các dữ liệu trờn kờnh truyền ở bộ ghộp kờnh cuối cùng

Nguồn năng lượng cung cấp cho thiết bị di động hoạt động chủ yếu là dùng PIN sẵn có ở trong thiết bị Mà năng lượng dự trữ trên PIN lại bị hạn chế, do đó cần 1 công nghệ sao cho thiết bị di động tiết kiệm được tối đa năng lượng Trước yêu cầu đó, kỹ thuật time-slicing đã ra đời, kỹ thuật này tương tự như kỹ thuật ghộp kờnh phân chia theo thời

Mục đích của time-slicing là tiết kiệm nguồn cho máy thu và thu chương trình gần như liên tục khi thực hiện chuyển giao mạng Time-slicing thực hiện gửi dữ liệu theo các cụm (burst) ở tốc độ cao hơn so với tốc độ yêu cầu khi truyền theo cách streaming truyền thống.

Việc đóng gói dạng IP cho phép gửi dữ liệu thành cụm DVB-H truyền các mảnh

dữ liệu lớn dạng cụm, cho phép tắt máy thu không thu nữa trong các giai đoạn không tích cực (inactive periods) Kết quả là công suất được tiết kiệm đến 90% và máy thu trong thời gian không tích cực có thể dùng để quản lớ các cell kế cận trong việc chuyển giao liên tục

2.2.2 Chi tiết kĩ thuật

2.2.2.a Nguyên lý hoạt động

Trong DVB-T, 1 số kênh truyền cũng được ghép với nhau (như 6-8 dịch vụ trong 1

bộ ghộp kờnh 8 MHZ) Tuy nhiên, ở mức ghộp kờnh, cỏc gúi của cỏc kênh khác nhau sẽ

đi cùng nhau thành 1 dãy liên tục (hay nói cách khác là song song nhau) Kết quả là ở tốc

độ dữ liệu rất cao, máy thu mỗi kênh cần ở trạng thái tích cực trong suốt thời gian cỏc gúi đến

Hình 2.7 Truyền các dịch vụ song song trong DVB-TCòn với DVB-H, bộ đóng gói IP giúp cho bộ ghộp kờnh có đủ dung lượng chứa dữ liệu trong 1 khoảng thời gian giới hạn cho 1 kênh Do đó, tất cả các gói trong kờnh đú đều

đến thành 1 cụm, cụm sau nối tiếp cụm trước Trong khi khe thời gian này được chỉ định cho kênh truyền này thì sẽ không có gói nào đến từ cỏc kờnh khỏc Điều này cho phép máy thu (nếu chỉ có nhu cầu xem 1 kênh) chỉ vào trạng thái tích cực khi cỏc gúi trờn khe thời gian trong kênh truyền được nhóm lại với nhau (tức là máy thu sẽ vào trạng thái tích cực 1 trong suốt khe thời gian được chỉ định cho kênh truyền này) Tại các thời điểm khác, máy thu (tuner) có thể tắt không thu nữa để tiết kiệm nguồn Và máy thu cần bật lên

ngay trước khi khe thời gian kế tiếp của kênh truyền được chỉ định tiếp theo.

Các cụm đi vào máy thu phải được đệm và đọc ra khỏi bộ đệm ở tốc độ dữ liệu của dịch vụ Nói 1 cách khác, trong time-slicing, dữ liệu của 1 dịch vụđưa đến thiết bị cầm tay được cắt ra thành từng đoạn theo thời gian (khoảng 200 ms), khi đó thiết bị di động sẽ thu phần dịch vụ của mình trong khoảng1 thời gian đó rồi ngừng không thu nữa

và đợi đến hết 1 chu kỡ cỏc dịch vụ (khoảng 4s) thì lại bật lên để thu tiếp dịch vụ của mình

Hình 2.8 Cách truyền các dịch vụ DVB-H trong time slicingNhư vây máy thu được tắt trong nhưng khoảng thời gian nào đó, còn máy phát thì không, dẫn đến tiết kiệm năng lượng trong bộ thu có thể đến 90% hoặc cao hơn Tuy nhiên người sử dụng sẽ không biết được hoạt động thu hoặc không thu do các cụm dữ liệu đều được lưu trũ trong bộ nhớ máy thu và được lấy ra (play out) liên tục

Hình 2.9 Cắt lát thời gian cho một dịch vụ DVB-HChú ý rằng trong thời gian máy thu ở trạng thái ngừng thu, máy phát quảng bá vẫn hoạt động tích cực tại mọi thời điểm, gởi 1 loạt các cụm dữ liệu dạng time-sliced của mỗi dịch vụ theo chuỗi Và có thể đặt các dịch vụ được cắt lát thời gian (như DVB-H) và không cắt lát thời gian (như DVB-T) vào cùng 1 bộ ghộp kênh

Để thông báo cho máy thu biết bắt đầu cụm kế tiếp, thời gian bắt đầu cho cụm kế tiếp sẽ được mang trong cụm (giá trị ∆t sẽ đề cập ở phần sau) Thời gian giữa các cụm không dùng để truyền cho luồng đang sử dụng sẽ được dung để truyền các luồng khỏc trờn vựng băng thông dược cấp phát

Lượng dữ liệu được gởi đi trong 1 cụm bằng với 1 khung MPE-FEC, có thể là 1-5

Mb Các segment dữ liệu khoảng l-5s được chuyển giao trong 1 cụm đơn Nếu tốc độ dữ liệu của kênh truyền là 1 Mbps chẳng hạn thỡ mỏy thu cần bộ đệm 5 Mb dữ liệu cho 1 khoảng thời gian tắt không thu tín hiệu là 5s

2 2 2 b Phương pháp ∆t chỉ thị thời gian cụm kế tiếp

Mục đích phương pháp ∆t là báo hiệu thời gian từ lúc bắt đầu section MPE (hay

MPE-FEC) đang thu đến lúc bắt đầu cụm kế tiếp trong luồng cơ bản Thông tin thời

gian∆t chỉ là tương đối để không bị ảnh hưởng lớn bởi độ trễ trên đường truyền (ví dụ

như cụm kế tiếp trong luồng cơ bản sẽ bắt đầu sau khoảng 5.500ms nữa)