Luận văn thạc sĩ Truyển hình di động với công nghệ DVBH

Công nghệ này cho phép truyền tải ựồng thời nhiều chương trình truyền hình, phát thanh hay dữ liệu dạng IP khác nhau tới những thiết bị cầm tay di ựộng như ựiện thoại di ựộng, PDAẦ được

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

TRUYỀN HÌNH DI ðỘNG VỚI CÔNG NGHỆ DVB-H

“Truyền hình di ñộng với công nghệ VDB-H” Các kết quả và dữ liệu ñược

nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và rõ ràng Mọi thông tin trích dẫn ñều ñược tuân theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng các tài liệu tham khảo Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung ñược viết trong luận văn này

Hà nội, ngày 22 tháng 11 năm 2008

HỌC VIÊN

TRẦN MẠNH HÙNG

Mục lục

Lời mở ñầu 1

Mục lục 4

Mục lục các hình 8

Mục lục các bảng 10

Từ viết tắt 11

1 CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DVB-H 13

1.1 Tổng quan hệ thống 13

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về DVB-T 13

1.1.2 Hệ thống DVB-H 15

1.1.2.a Khái niệm về truyền hình di ñộng theo chuẩn DVB-H 17

1.1.2.b Những ưu việt của truyền hình di ñộng theo chuẩn DVB-H 20

1.2 Cấu trúc và nguyên lí cơ bản của công nghệ truyền hình di ñộng 22

1.3 Các yếu tố kĩ thuật chính 24

2 CHƯƠNG II: CÁC THÀNH PHẦN MỚI TRONG BỘ ðÓNG GÓI IP: TIME SLICING VÀ MPE-FEC 26

2.1 Module MPE-FEC 26

2.1.1 Khung MPE-FEC 27

2.1.1.a ðịnh nghĩa khung MPE-FEC 27

2.1.1.b Bảng ADT 28

2.1.1.c Bảng RSDT 29

2.1.2 Cách truyền khung MPE-FEC 30

2.1.2.a Cách truyền các IP datagram trong ADT 30

2.1.2.b Giải mã RS 33

2.2 Module time-slicing 34

2.2.1 Giới thiệu chung 34

2.2.2 Chi tiết kĩ thuật 35

2.2.2.a Nguyên lí hoạt ñộng 35

2.2.2.b Phương pháp
t chỉ thị thời gian cụm kế tiếp 38

2.2.3 Hỗ trợ chuyển giao với time-slicing 42

3 CHƯƠNG III: THÀNH PHẦN MỚI TRONG BỘ ðIỀU CHẾ DVB-T: CHẾ ðỘ PHÁT 4K, BỘ GHÉP XEN IN-DEPTH VÀ BÁO HIỆU TPS 44

3.1 Khái quát chung 44

3.1.1 ðiều chế COFDM 44

3.1.2 Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang 45

3.2 Chế ñộ phát 4K 46

3.3 Bộ ghép xen theo ñộ sâu symbol (in-depth interleaver) 50

3.3.1 Khái niệm kĩ thuật ghép xen 50

3.3.2 Bộ ghép xen nội (Inner interleaver) 50

3.3.2.a Ghép xen theo bit (bit-wise interleaving) 51

3.3.2.b Ghép xen symbol (Symbol interleaver) 54

3.4 Báo hiệu thông số bên phát TPS 57

3.4.1 Khái quát 57

3.4.2 Mục ñích của TPS 58

3.4.3 ðịnh dạng các bit TPS 58

4 CHƯƠNG IV: CẤU HÌNH MẠNG TRIỂN KHAI TRONG DVB-H 61

4.1 Các loại cấu hình mạng DVB-H 61

4.1.1 Mạng dùng chung DVB-H (dùng chung bộ ghép với MPEG-2) 61

4.1.2 Mạng phân cấp DVB-H (dùng chung với mạng DVB-T bằng cách phân cấp) 62

4.2 Mạng phát DVB-H 62

4.2.1 Các cell DVB-H 62

4.2.2 Mạng ñơn tần SFN (Single frequency networks) 63

4.2.3 Mạng ña tần MFN (Multifrequency networks) 65

5 CHƯƠNG V: GIẢI PHÁP TRUYỀN HÌNH CÔNG NGHỆ DVB-H VÀ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI DVB-H Ở VIỆT NAM 67

5.1 Giải pháp chung và tiềm năng phát triển DVB-H 67

5.1.1 Sự triển khai thị trường 67

5.1.2 Các bước tiếp theo của DVB-H 71

5.2 Tình hình triển khai DVB-H ở Việt Nam 72

5.2.1 Sơ lược tình hình triển khai 72

5.2.2 Mô hình triển khai dịch vụ truyền hình di ñộng chuẩn DVB-H của VTC 77

5.3 So sánh giải pháp truyền hình DVB-H và một số giải pháp truyền hình di ñộng số khác……… 80

6 CHƯƠNG VI: PHÂN TÍCH SO SÁNH GIẢI PHÁP DVB-H VÀ GIẢI PHÁP DMB ………89

6.1 Giới thiệu chung về DMB……… ……… ……… 89

6.2 Tổng quan công nghệ DMB ……….……90

6.3 So sánh những ñặc tính cơ bản của DVB-H với DMB………….92

6.4 ðề xuất giải pháp hệ thống T-DMB ……… 99

Kết luận……….….102

Phụ lục A : Sơ ñồ chức năng bộ ñiều chế DVB-T và ñiện thoại di ñộng công nghệ DVB-H 104

Phụ lục B: Vị trí các sóng mang TPS 108

Phụ lục C: ðịnh dạng bit TPS trong mode 4K 110

Tài liệu tham khảo 116

Mục lục các hình

Hình 1.1 Truyền hình di ñộng dựa trên sóng truyền hình 16

Hình 1.2 Vị trí thực hiện chức năng của DVB-H 19

Hình 1.3 Cấu trúc nguyên lí của DVB-H 23

Hình 1.4 Các bổ sung cho DVB-H vào hệ thống DVB-T 24

Hình 2.1 Sơ lược cấu trúc khung MPE-FEC 27

Hình 2.2 Cấu trúc khung MPE-FEC 28

Hình 2.3 Sự bố trí trong bảng ADT 29

Hình 2.4 Sự bố trí trong bảng RSDT 30

Hình 2.5 Cách ñóng gói và truyền khung MPE-FEC 31

Hình 2.6 ðiều chỉnh tốc ñộ mã trong MPE-FEC 33

Hình 2.7 Truyền các dịch vụ song song trong DVB-T 35

Hình 2.8 Cách truyền các dịch vụ DVB-H trong time slicing 36

Hình 2.9 Cắt lát thời gian cho mỗi dịch vụ DVB-H 37

Hình 2.10 Mỗi header của section MPE (MPE-FEC) chứa


t chỉ thị thời gian khi nào bắt ñầu cụm kế tiếp 37

Hình 2.11 Các thông số cụm 38

Hình 2.12 Burst Duration tối ña 39

Hình 2.13 Chuyển giao nhờ time-slicing 43

Hình 3.1 Phân bố sóng mang trong kĩ thuật COFDM 45

Hình 3.2 Ví dụ về số sóng mang của 2 chế ñộ 2K&8K với băng thông 8 MHz 47

Hình 3.3 Vị trí các loại sóng mang trong 1 symbol OFDM 49

Hình 3.4 Bộ ghép xen nội 50

Hình 3.5 Các luồng ngõ vào và ngõ ra của bộ ghép xen bit trong trường hợp QPSK, 16-QAM và 64-QAM 51

Hình 3.6 Thuật toán tạo hàm hoán vị dùng cho mode 4K 56

Hình 3.7 Sơ lược về các bộ ghép xen dùng cho từng chế ñộ khác nhau (2K, 4K & 8K) 57

Hình 4.1 DVB-H với bộ ghép kênh dùng chung 61

Hình 4.2 Mạng DVB-H dùng chung bằng cách phân lớp 62

Hình 4.3 Các mạng ñơn tần trong DVB-H 63

Hình 4.4 Khoảng cách tương quan SFN Tất cả các khoảng cách ñều dựa trên ñiều chế 16-QAM với khoảng bảo vệ là ¼ trong COFDM 64

Hình 5.1 Biểu ñồ thể hiện số người xem các dịch vụ truyền hình di ñộng qua các năm 67

Hình 5.2 Dự kiến số lượng máy thu TV Mobile trên thị trường trong các năm 2006 ÷ 2010 (nguồn DVB-Scene 12/2005) 71

Hình 5.3 Mobile TV của S-Fone 73

Hình 5.4 Các mẫu ñiện thoại di ñộng DVB-H ñầu tiên 75

Hình 5.5 Nokia N92 76

Hình 5.6 Mô hình triển khai dịch vụ truyền hình di ñộng theo chuẩn DVB-H 77 Hình A.1 Sơ ñồ khối chức năng của bộ ñiều chế DVB-T 100

Hình A.2 Cấu trúc thu của ðTDð DVB-H ……… 82

Mục lục các bảng

Bảng 3.1 Thông số các chế ñộ phát trong OFDM 48

Bảng 3.2 Cách hoán vị bit trong mode 4K 56

Bảng 3.3 ðịnh dạng các bit TPS 59

Bảng 3.4 Báo hiệu DVB-H 60

Bảng B.1 Vị trí sóng mang TPS trong symbol OFDM với mode 4K 104

Bảng B.2 Vị trí các sóng mang TPS trong symbol OFDM với mode 2K và 8K 105 Bảng C.1 Kiểu tín hiệu của số thứ tự khung 107

Bảng C.2 Kiểu chòm sao (kiểu ñiều chế) 107

Bảng C.3 Các giá trị αα ứng với các kiểu ñiều chế 108

Bảng C.4 Kiểu tín hiệu của mỗi tốc ñộ mã 109

Bảng C.5 Giá trị khoảng bảo vệ 109

Bảng C.6 Các chế ñộ truyền dẫn 110

Bảng C.7 Bảng liệt kê cell_id trên các bit TPS 111

LỜI MỞ ðẦU

TV được xem như 1 dịch vụ quan trọng trong các thiết bị di động Trong

quá khứ, Mobile TV thường được kết hợp với việc truyền dẫn broadcast Tuy

nhiên kĩ thuật unicast lại cĩ hiệu quả trong nhiều trường hợp, đặc biệt là từ

khi các user di động thích truy cập nội dung theo nhu cầu hơn là theo 1 lịch

trình cố định Trong tài liệu này chúng ta sẽ tập trung vào các mạng di động

3G được tối ưu hĩa cho các dịch vụ unicast Dựa trên 1 kiểu lưu lượng, chúng

ta sẽ bàn về các giới hạn dung lượng của các mạng 3G dùng trong phân bố

unicast của Mobile TV

Các mạng di động xuất hiện từ mạng điện thoại đến mạng chuyển giao đa

phương tiện Người ta mong đợi rằng lưu lượng dữ liệu di động sẽ vượt quá

lưu lượng thoại vào năm 2010 Ngày nay, các nhà điều hành mạng di động đã

và đang đưa ra các dịch vụ chạy suốt và tải đa phương tiện hấp dẫn Mobile

TV là 1 trong các dịch vụ đang triển khai hiện nay Giống với TV mặt đất,

Mobile TV thường kết hợp với kĩ thuật 1-nhiều hoặc broadcast Từ năm 2004,

nhiều nhà điều hành mạng tế bào đã triển khai các dịch vụ Mobile TV qua

mạng 2.5G và 3G cĩ sẵn Nhận thấy nhu cầu của người sử dụng ngày càng

cao với các dịch vụ Mobile TV, nhà cung cấp và nhà điều hành mạng đã nhận

ra họ khơng thể đợi sự xuất hiện của mạng broadcast 3G Do đĩ, họ bắt đầu

triển khai các dịch vụ Mobile TV qua mạng 3G unicast dùng luồng chuyển

mạch gĩi (PSS) như kĩ thuật dịch vụ cơ sở PSS ngày nay được hỗ trợ bởi tất

cả các nhà cung cấp thiết bị đầu cuối và cung cấp các dịch vụ luồng chất

lượng khá tốt cho dịch vụ trực tiếp hoặc theo yêu cầu Sự cải thiện chất lượng

xa hơn nữa được triển khai bằng việc giới thiệu bộ codec hình ảnh H.264

nâng cao và các sĩng mang luồng với hỗ trợ QoS riêng biệt

Trong tương lai, chất lượng và dung lượng trong mạng 3G sẽ cải thiện hơn nữa với các kĩ thuật truy xuất tốc độ cao như HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) Nĩ đã được dự đốn trước là trong tương lai gần, các dịch vụ Mobile TV cĩ thể được chuyển giao dùng PSS và sĩng mang unicast với cùng

1 chất lượng như qua kĩ thuật broadcast phi tế bào riêng biệt giống DVB-H Trong kỷ nguyên truyền thơng đa phương tiện, sự ra đời và phát triển của truyền hình di động với những tính năng tân tiến của nĩ như khả năng cá nhân hĩa nội dung, khả năng tương tác trực tiếp chính là một xu thế tất yếu Tháng 7/2007 vừa qua, Cao ủy Viễn thơng Châu Âu đã kêu gọi các nước thành viên của mình nhanh chĩng triển khai chuẩn DVB-H với những ưu điểm vượt trội và coi đĩ là một chuẩn chung duy nhất cho truyền hình di động

Trước đĩ, tại Việt Nam, từ cuối năm 2006, khán giả đã cĩ thể dễ dàng tiếp cận với dịch vụ truyền hình di động dựa trên chuẩn DVB-H với những tiện ích đặc thù

ðể hiểu rõ hơn về cơng nghệ truyền hình di động theo chuẩn DVB-H, trong khuơn khổ đồ án em xin được giới thiệu về tiêu chuẩn cơng nghệ mới

mẻ nhưng đầy tiềm năng này Nội dung gồm 5 phần chính:

- Chương I: Chương này sẽ giới thiệu khái quát về hệ thống truyền hình

di động nĩi chung cũng như hệ thống truyền hình di động DVB-H nĩi riêng, qua đĩ nêu lên các chi tiết kĩ thuật mới triển khai từ DVB-T dùng riêng cho DVB-H

- Chương II: Trong phần này, 2 chi tiết kĩ thuật mới đầu tiên sẽ được đề

cập và phân tích chức năng chúng đảm nhận trong hệ thống, 2 chi tiết này cùng nằm trong 1 khối là IPE (Bộ đĩng gĩi IP – IP Encapsulator) đĩ là time-slicing và MPE-FEC

- Chương III: Tiếp tục ñề cập và phân tích 3 chi tiết kĩ thuật mới nữa

thuộc khối ñiều chế DVB-T, ñó là có thêm 1 chế ñộ phát 4K song song với

2K và 8K ñã có sẵn trong DVB-T, bộ ghép xen in-depth và các bit báo hiệu

TPS

- Chương IV: Chương này sẽ giới thiệu chung về các kiểu mạng DVB-H,

các cách truyền dẫn trong 1 hệ thống DVB-H thực tế

- Chương V: Chương này sẽ tóm lược bằng các giải pháp kĩ thuật truyền

hình DVB-H trên thế giới và ở cả Việt Nam hiện nay, bên cạnh ñó sẽ ñi sâu

tìm hiểu thị trường DVB-H ở Việt Nam trong các dịch vụ do 2 nhà cung cấp

là S-Fone và VTC triển khai

- Chương VI: Cuối cùng, phân tích và so sánh giải pháp DVB-H và giải

pháp DMB

- Kết luận: Các chuẩn truyền hình di ñộng trên thế giới và phân tích ưu –

nhược ñiểm của DVB-H ðề xuất phát triển công nghệ truyền hình DMB

Mục lục

Lời mở ñầu 1

Mục lục 4

Mục lục các hình 8

Mục lục các bảng 10

Từ viết tắt 11

1 CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DVB-H 13

1.1 Tổng quan hệ thống 13

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về DVB-T 13

1.1.2 Hệ thống DVB-H 15

1.1.2.a Khái niệm về truyền hình di ñộng theo chuẩn DVB-H 17

1.1.2.b Những ưu việt của truyền hình di ñộng theo chuẩn DVB-H 20

1.2 Cấu trúc và nguyên lí cơ bản của công nghệ truyền hình di ñộng 22

1.3 Các yếu tố kĩ thuật chính 24

2 CHƯƠNG II: CÁC THÀNH PHẦN MỚI TRONG BỘ ðÓNG GÓI IP: TIME SLICING VÀ MPE-FEC 26

2.1 Module MPE-FEC 26

2.1.1 Khung MPE-FEC 27

2.1.1.a ðịnh nghĩa khung MPE-FEC 27

2.1.1.b Bảng ADT 28

2.1.1.c Bảng RSDT 29

2.1.2 Cách truyền khung MPE-FEC 30

2.1.2.a Cách truyền các IP datagram trong ADT 30

2.1.2.b Giải mã RS 33

2.2 Module time-slicing 34

2.2.1 Giới thiệu chung 34

2.2.2 Chi tiết kĩ thuật 35

2.2.2.a Nguyên lí hoạt ñộng 35

2.2.2.b Phương pháp
t chỉ thị thời gian cụm kế tiếp 38

2.2.3 Hỗ trợ chuyển giao với time-slicing 42

3 CHƯƠNG III: THÀNH PHẦN MỚI TRONG BỘ ðIỀU CHẾ DVB-T: CHẾ ðỘ PHÁT 4K, BỘ GHÉP XEN IN-DEPTH VÀ BÁO HIỆU TPS 44

3.1 Khái quát chung 44

3.1.1 ðiều chế COFDM 44

3.1.2 Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang 45

3.2 Chế ñộ phát 4K 46

3.3 Bộ ghép xen theo ñộ sâu symbol (in-depth interleaver) 50

3.3.1 Khái niệm kĩ thuật ghép xen 50

3.3.2 Bộ ghép xen nội (Inner interleaver) 50

3.3.2.a Ghép xen theo bit (bit-wise interleaving) 51

3.3.2.b Ghép xen symbol (Symbol interleaver) 54

3.4 Báo hiệu thông số bên phát TPS 57

3.4.1 Khái quát 57

3.4.2 Mục ñích của TPS 58

3.4.3 ðịnh dạng các bit TPS 58

4 CHƯƠNG IV: CẤU HÌNH MẠNG TRIỂN KHAI TRONG DVB-H 61

4.1 Các loại cấu hình mạng DVB-H 61

4.1.1 Mạng dùng chung DVB-H (dùng chung bộ ghép với MPEG-2) 61

4.1.2 Mạng phân cấp DVB-H (dùng chung với mạng DVB-T bằng cách phân cấp) 62

4.2 Mạng phát DVB-H 62

4.2.1 Các cell DVB-H 62

4.2.2 Mạng ñơn tần SFN (Single frequency networks) 63

4.2.3 Mạng ña tần MFN (Multifrequency networks) 65

5 CHƯƠNG V: GIẢI PHÁP TRUYỀN HÌNH CÔNG NGHỆ DVB-H VÀ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI DVB-H Ở VIỆT NAM 67

5.1 Giải pháp chung và tiềm năng phát triển DVB-H 67

5.1.1 Sự triển khai thị trường 67

5.1.2 Các bước tiếp theo của DVB-H 71

5.2 Tình hình triển khai DVB-H ở Việt Nam 72

5.2.1 Sơ lược tình hình triển khai 72

5.2.2 Mô hình triển khai dịch vụ truyền hình di ñộng chuẩn DVB-H của VTC 77

5.3 So sánh giải pháp truyền hình DVB-H và một số giải pháp truyền hình di ñộng số khác……… 80

6 CHƯƠNG VI: PHÂN TÍCH SO SÁNH GIẢI PHÁP DVB-H VÀ GIẢI PHÁP DMB ………89

6.1 Giới thiệu chung về DMB……… ……… ……… 89

6.2 Tổng quan công nghệ DMB ……….……90

6.3 So sánh những ñặc tính cơ bản của DVB-H với DMB………….92

6.4 ðề xuất giải pháp hệ thống T-DMB ……… 99

Kết luận……….….102

Phụ lục A : Sơ ñồ chức năng bộ ñiều chế DVB-T và ñiện thoại di ñộng

công nghệ DVB-H 104

Phụ lục B: Vị trí các sóng mang TPS 108

Phụ lục C: ðịnh dạng bit TPS trong mode 4K 110

Tài liệu tham khảo 116

Mục lục các hình Hình 1.1 Truyền hình di ñộng dựa trên sóng truyền hình 16

Hình 1.2 Vị trí thực hiện chức năng của DVB-H 19

Hình 1.3 Cấu trúc nguyên lí của DVB-H 23

Hình 1.4 Các bổ sung cho DVB-H vào hệ thống DVB-T 24

Hình 2.1 Sơ lược cấu trúc khung MPE-FEC 27

Hình 2.2 Cấu trúc khung MPE-FEC 28

Hình 2.3 Sự bố trí trong bảng ADT 29

Hình 2.4 Sự bố trí trong bảng RSDT 30

Hình 2.5 Cách ñóng gói và truyền khung MPE-FEC 31

Hình 2.6 ðiều chỉnh tốc ñộ mã trong MPE-FEC 33

Hình 2.7 Truyền các dịch vụ song song trong DVB-T 35

Hình 2.8 Cách truyền các dịch vụ DVB-H trong time slicing 36

Hình 2.9 Cắt lát thời gian cho mỗi dịch vụ DVB-H 37

Hình 2.10 Mỗi header của section MPE (MPE-FEC) chứa


t chỉ thị thời gian khi nào bắt ñầu cụm kế tiếp 37

Hình 2.11 Các thông số cụm 38

Hình 2.12 Burst Duration tối ña 39

Hình 2.13 Chuyển giao nhờ time-slicing 43

Hình 3.1 Phân bố sóng mang trong kĩ thuật COFDM 45

Hình 3.2 Ví dụ về số sóng mang của 2 chế ñộ 2K&8K với băng thông 8 MHz 47

Hình 3.3 Vị trí các loại sóng mang trong 1 symbol OFDM 49

Hình 3.4 Bộ ghép xen nội 50

Hình 3.5 Các luồng ngõ vào và ngõ ra của bộ ghép xen bit trong trường hợp QPSK, 16-QAM và 64-QAM 51

Hình 3.6 Thuật toán tạo hàm hoán vị dùng cho mode 4K 56

Hình 3.7 Sơ lược về các bộ ghép xen dùng cho từng chế ñộ khác nhau (2K,

4K & 8K) 57

Hình 4.1 DVB-H với bộ ghép kênh dùng chung 61

Hình 4.2 Mạng DVB-H dùng chung bằng cách phân lớp 62

Hình 4.3 Các mạng ñơn tần trong DVB-H 63

Hình 4.4 Khoảng cách tương quan SFN Tất cả các khoảng cách ñều dựa trên ñiều chế 16-QAM với khoảng bảo vệ là ¼ trong COFDM 64

Hình 5.1 Biểu ñồ thể hiện số người xem các dịch vụ truyền hình di ñộng qua các năm 67

Hình 5.2 Dự kiến số lượng máy thu TV Mobile trên thị trường trong các năm 2006 ÷ 2010 (nguồn DVB-Scene 12/2005) 71

Hình 5.3 Mobile TV của S-Fone 73

Hình 5.4 Các mẫu ñiện thoại di ñộng DVB-H ñầu tiên 75

Hình 5.5 Nokia N92 76

Hình 5.6 Mô hình triển khai dịch vụ truyền hình di ñộng theo chuẩn DVB-H 77 Hình A.1 Sơ ñồ khối chức năng của bộ ñiều chế DVB-T 104

Hình A.2 Cấu trúc thu của ðTDð DVB-H ……… 82

Mục lục các bảng Bảng 3.1 Thông số các chế ñộ phát trong OFDM 48

Bảng 3.2 Cách hoán vị bit trong mode 4K 56

Bảng 3.3 ðịnh dạng các bit TPS 59

Bảng 3.4 Báo hiệu DVB-H 60

Bảng B.1 Vị trí sóng mang TPS trong symbol OFDM với mode 4K 108

Bảng B.2 Vị trí các sóng mang TPS trong symbol OFDM với mode 2K và 8K 109 Bảng C.1 Kiểu tín hiệu của số thứ tự khung 111

Bảng C.2 Kiểu chòm sao (kiểu ñiều chế) 111

Bảng C.3 Các giá trị ααα ứng với các kiểu ñiều chế 112

Bảng C.4 Kiểu tín hiệu của mỗi tốc ñộ mã 113

Bảng C.5 Giá trị khoảng bảo vệ 113

Bảng C.6 Các chế ñộ truyền dẫn 114

Bảng C.7 Bảng liệt kê cell_id trên các bit TPS 115

Từ viết tắt

ADT Application Data Table

AFC Automatic Frequency Control

BAM Broadcast Account Manager

BPSK Binary Phase Shift Keying

BSM Broadcast Service Manager

BTS Base Transceiver Station

CDMA Code Divided Multiplex Access

COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex

CRC Cyclic Redundancy check

DAB Digital Audio Broadcasting

DMB Digital Multimedia Broadcasting

DVB Digital Video Broadcasting

DVB-C Digital Video Broadcasting - Cable

DVB-H Digital Video Broadcasting for Handheld

DVB-IPDC Digital Video Broadcasting – Internet Protocol

Datacasting

DVB-S Digital Video Broadcasting – Satellite

DVB-SH Digital Video Broadcasting – Satellite services to

Handheld devices

ESG Electronic Service Guide

GPRS General Packet Radio Service

GPS Global Positioning System

GSM Global System for Mobile communications

H.264/AVC Standard H.264 (MPEG-4) for Advanced Video Coding

HDTV High-definition Television

HP High Priority IMEI International Mobile Equipment Identity

IP Internet Protocol IPE IP Encapsulator ISDB-T Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial

LP Low Priority MFN Multi Frequency Network MIP Multiframe Information Packet MPE-FEC Multiprotocol Encapsulation – Forward Error Correction MPEG-2 Moving Pictures Experts Group 2

MPEG-4 Moving Pictures Experts Group 4 PDA Personal Digital Assistance QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying

RSDT Reed Solomon Data Table SFN Single Frequency Network SIM Subscriber Identity Module TDM Time Division Multiplexing TPS Transmission Parameter Signalling

TS Transport Stream

UHF Ultra high Frequency VHF Very high Frequency WLAN Wireless Local Area Network

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

1 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) ñược nước Anh tiên phong

triển khai từ năm 1998, tiếp ñó là các nước châu Âu, Nam Phi, Úc, Singapore

ðến nay, hầu như toàn bộ châu Âu, châu ðại dương, châu Phi và nhiều nước

châu Á ñã tuyên bố sử dụng tiêu chuẩn này Trong ñó, nhiều nước ñã triển

khai truyền hình số trên diện rộng ðặc biệt, tại Berlin (ðức) ñã tuyên bố

chấm dứt phát sóng truyền hình mặt ñất bằng kỹ thuật Analog từ năm 2003

(theo dự ñịnh, các nước trên thế giới sẽ chấm dứt công nghệ này trong khoảng

thời gian từ năm 2006-2010 ñể chuyển sang công nghệ kỹ thuật số)

Hinh 1.1:Truyền dẫn tín hiệu cho hệ thống truyền hình số

DVB-T và DVB-H

DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) là 1 chuẩn quốc tế

DVB về phát sóng số mặt ñất dùng trong truyền hình kĩ thuật số Tín hiệu truyền hình ñược truyền và thu bằng anten 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 ñược truyền cùng tần số như truyền hình tương tự (analog TV) qua kênh VHF và UHF Với việc dùng kĩ thuật ghép kênh COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) và các phương thức ñiều chế 4-QAM (QPSK), 16-QAM và 64-QAM cho phép DVB-T truyền nhiều ñài trên cùng 1 kênh (ñộ 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 ñược một chương trình truyền hình nếu dùng công nghệ analog, nhưng dùng công nghệ số thì có thể phát ñến 8 chương trình truyền hình mà không bị ảnh hưởng của nhiễu công

nghiệp

ðồng thời, tiết kiệm chi phí ñầu tư ban ñầu và chi phí vận hành khai thác

hệ thống: Chỉ cần ñầu tư 1 máy phát thay vì 8 máy phát cùng hệ thống anten cồng kềnh ñể phát 8 chương trình Khả năng này tạo ñiều kiện cho các ñài 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, ñể xem ñược truyền hình số mặt ñất cần có ñầu 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 anten thu chuyên dụng Do ñặc ñiểm của truyền hình số mặt ñất phát bằng sóng vô tuyến cao tần ñòi hỏi giữa anten phát và thu phải nhìn thấy nhau nên phải ñặt anten hướng về ñài

phát và trên hướng ñó phải không bị vật cản Vì thế, người ở nhà cao tầng sẽ

ñược lợi hơn khi bắt tín hiệu truyền hình số Nhược ñiểm của truyền hình số

mặt ñất (DVB-T) là phụ thuộc nhiều vào ñịa hình do tháp anten 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 ñộng ñã và ñang trở thành một xu hướng rõ rệt cho quá

trình phát triển của công nghệ truyền hình hiện ñại, ñặc 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 ñã có nhiều tiêu chuẩn công nghệ truyền hình di ñộng khác nhau ñược

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 ñộng dựa trên sóng thông tin di ñộng

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

Dịch vụ Truyền hình di ñộng dựa trên sóng thông tin di ñộng ñã từng ñược

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 ñó 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 tại chỉ có S-Fone cung cấp dịch vụ này nhưng giá khá

ñắt (ñể xem một bộ phim dài 60 phút có thể mất phí dịch vụ lên tới 100.000

VNð) Còn truyền hình di ñộng dựa trên sóng truyền hình thì giá thành rẻ hơn

rất nhiều và kèm theo ñó là một loạt các tiện ích ñặc thù Với loại hình này, hiện nay trên thế giới ñã phát triển và ñưa vào ứng dụng một số tiêu chuẩn khác nhau như:

- DVB-H: Tiêu chuẩn của Châu Âu dựa trên chuẩn DVB-T

- ISDB-T : Là tiêu chuẩn ñược ñưa ra bởi Nhật

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

- DMB (Digital Multimedia Broadcasting): ðược Hàn Quốc phát triển dựa

trên DAB(Digital Audio Broadcasting)

1 Hình 1.1 Truyền hình di ñộng dựa trên sóng truyền hình

Trong số ñó, tiêu chuẩn DVB-H ñã thể hiện nhiều ưu ñiềm vượt trội và ñã ñược thử nghiệm, triển khai tại một số quốc gia trên thế giới như Phần Lan,

Mỹ, Italia, Australia, Ấn ðộ Tại Việt Nam, công nghệ truyền hình di ñộng theo tiêu chuẩn này ñã ñược Công ty Truyền hình Di ñộng VTC ñưa vào triển khai dịch vụ cuối năm 2006

Hình 1.3:A DVB-H Mobile TV Transmission System

1.1.2.a Khái niệm về truyền hình di ựộng theo chuẩn DVB-H

DVB-H (Digital Video Broadcasting for Handheld) là tiêu chuẩn công

nghệ truyền hình kĩ thuật số cho các thiết bị cầm tay ựược ra ựời tại châu Âu

vào năm 2002 dựa trên tiêu chuẩn quốc tế DVB Công nghệ này cho phép

truyền tải ựồng thời nhiều chương trình truyền hình, phát thanh hay dữ liệu

dạng IP khác nhau tới những thiết bị cầm tay di ựộng như ựiện thoại di ựộng,

PDAẦ

được công bố trong chuẩn EN 302 304 của ETSI vào tháng 11/2004, ựây

là các ựặc ựiểm kĩ thuật lớp vật lắ ựược thiết kế cho phép chuyển giao dữ liệu

ựóng gói dạng IP qua các mạng trên mặt ựất 1 cách hiệu quả

Tiêu chuẩn DVB-H ựược xây dựng dựa trên tiêu chuẩn truyền hình kĩ

thuật số mặt ựất DVB-T, hay thực chất là chuẩn DVB-T ựã ựược thêm vào

một số chức năng cần thiết ựể ựảm bảo thu tắn hiệu tốt trong môi trường di

ựộng

Do công nghệ DVB-H ựược xây dựng dựa trên chuẩn truyền hình số mặt ựất DVB-T nên ựặc ựiểm kỹ thuật của DVB-H giống như của DVB-T Trong

khi DVB-T ựược sản xuất chủ yếu ựể tiếp sóng qua anten, mạng DVB-H lại

ựược 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 ựầu thu, giải ựiều chế ở ựầu thu cũng như gia tăng cường ựộ của tắn hiệu truyền bằng cơ chế sửa lỗi trước (forward error correction) trong môi trường di ựộng

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

ựến thiết bị ựầu cuối end-user, do ựó một mình nó không thể cung cấp ựược các dịch vụ interactive như Video on demand, Movie Trailer, City Guide, Weather ForecastẦ để có thể sử dụng các dịch vụ trên, DVB-H cần phải kết hợp với mạng 2G/3G cellular ựể có 1 kênh truyền uplink Người xem TV có thể ựồng thời tham gia vào chương trình TV ựang 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 ựã có cơ sở hạ tầng và hệ thống quản lắ khách hàng và tắnh tiền khá tốt Nên DVB-H có thể liên kết với 3G ựể có thể tận dụng ựược hệ

thống quản lắ này Khi ựó vấn ựề billing (tắnh cước) trong DVB-H sẽ ựược

giải quyết

2 Hình 1.4 Vị trí thực hiện chức năng của DVB-H

Tại sao bản thân 3G vẫn có thể cung cấp dịch vụ broadcast lại cần ñến

DVB-H? Câu trả lời ñơn 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 ñộ dữ liệu <64Kbps nên chỉ có thể cung cấp light video và

audio clips Ở 3G, việc truyền dữ liệu phụ thuộc vào tốc ñộ ñường truyền của

mạng di ñộng, chính vì vậy nó không ñủ mạnh ñể ñáp ứng ñòi hỏi ñường

truyền của dịch vụ này, do tín hiệu video yêu cầu băng thông kênh truyền

tương ñối 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 ñó nên dùng

DVB-H ñể cung cấp dịch vụ Nếu có ít user thì nên dùng 3G ñể cung cấp dịch vụ sẽ

có lợi hơn Vấn ñề nằm ở chỗ dùng kĩ thuật nào tại thời ñiểm nào là có lợi

nhất cho nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng

Tất cả những vấn ñề kể trên là những vấn ñề ñược nhiều người quan tâm nghiên cứu Hiện vẫn ñang còn 1 số câu hỏi ñặt 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 ñã 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 ñang ñiều khiển phương tiện giao thông

1.1.2.b Những ưu việt của truyền hình di ñộng theo chuẩn DVB-H

Trước những ý kiến tỏ ra nghi ngại về chất lượng dịch vụ, các chuyên gia khẳng ñịnh chuẩn DVB-H ñã ñược nhiều nước thử nghiệm ðặc ñiểm của DVB-H là chất lượng hình ảnh và âm thanh sẽ không bị ảnh hưởng bởi ñịa hình, hay khi di chuyển với tốc ñộ cao, 1 ví dụ ñiển hình là có thể vừa phóng ôtô với tốc ñộ 60km/h vừa xem truyền hình qua ñiện thoại di ñộng

Tóm lại, dịch vụ truyền hình di ñộng theo chuẩn DVB-H sẽ mang ñến 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 ñộ bit), lên tới 11 Mbps trong 1 bộ ghép kênh DVB-H Khả năng tiết kiệm năng lượng 1 cách tối ña cho thiết bị cầm tay, ñây là 1 yêu cầu cấp thiết của dịch vụ truyền hình di ñộng 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 khơng phụ thuộc vào tài

nguyên mạng điện thoại di động ðây là chuẩn được nghiên cứu, phát triển

dựa trên chuẩn DVB-T (truyền hình số mặt đất) Những nước đã cĩ mạng

DVB-T sẵn sẽ nâng cấp để cung cấp dịch vụ truyền hình di động theo chuẩn

DVB-H rất dễ dàng Nguyên lí hoạt động là tín hiệu truyền hình được phát đi

quảng bá từ anten truyền hình với bán kính phủ sĩng lên tới hàng chục km

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

đều cĩ thể thu được tín hiệu, giải mã và hiển thị trên màn hình Do vậy, sẽ

khơng hạn chế số người xem đồng thời, miễn là họ nằm trong vùng phủ sĩng

- Truyền hình theo cách này cũng khơng cần phải cĩ tần số riêng Kênh

thơng tin trên cơng nghệ truyền hình 3G cĩ 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 thơng tin của trạm BTS khi họ sử dụng

dịch vụ, vì vậy sẽ hạn chế số người dùng cùng lúc Khi lượng người dùng lớn,

để cĩ 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 khơng 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, khơng bị trễ hình hoặc khơng xem được

chương trình khi mạng nghẽn

- Khả năng di chuyển với tốc độ rất cao (cĩ thể di chuyển với tốc độ lên

tới trên 200 km/h) Do vậy, người dùng cĩ 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 trên các phương tiện giao

thơng như ơtơ, tàu hỏa, xe buýt… mà chất lượng khơng hề bị suy giảm

- Sử dụng cơng nghệ nén tiên tiến: truyền hình di động theo tiêu chuẩn DVB-H sử dụng cơng nghệ nén H.264/AVC, vừa giúp tiết kiệm băng thơng

mà vừa 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 mơi trường di động hoặc các khu đơ thị (nĩi cách khác đây là mơi trường mà tín hiệu truyền hình rất hay xảy ra lỗi do bị can nhiễu bởi các luồng tín hiệu nhiễu cơng nghiệp, ơtơ, xe máy, các tịa nhà…) nên cơng 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 khơng xảy ra lỗi hoặc nếu cĩ thì tỷ lệ lỗi là rất thấp

- Thanh tốn điện tử: người dùng cĩ thể thanh tốn dịch vụ truyền hình

di động thơng qua tài khoản của mình tại ngân hàng Khán giả cũng cĩ thể dùng tài khoản cá nhân để mua các sản phẩm được rao bán hoặc đặt lệnh giao dịch chứng khốn trực tiếp… trong các chương trình chuyên biệt của truyền hình di động

Với những ưu điểm đĩ, chuẩn DVB-H hiện tại đang được nhiều tập đồn truyền thơng 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 cơng nghệ truyền hình di động

Do cơng nghệ DVB-H được xây dựng dựa trên nền tảng của cơng nghệ DVB-T nên để phù hợp yêu cầu thu sĩng truyền hình di động, hệ thống DVB-

H cĩ thêm 1 số thành phần chức năng khác so với DVB-T như: cắt lát thời gian (time-slice), đĩng gĩi đa giao thức và sửa lỗi hướng tới (MPE-FEC), điều chế COFDM sĩng mang kiểu 4k và báo hiệu DVB-TPS Sơ đồ sau đây

sẽ miêu tả cấu trúc nguyên lí DVB-H dựa trên cơ sở của hệ thống DVB-T

Hình 1.5 Cấu trúc nguyên lí của DVB-H

Mô hình này thể hiện sự lắp ghép xen giữa hệ thống DVB-T và DVB-H

ðầu tiên, nội dung các chương trình TV hoặc các dịch vụ khác ñược ñưa vào

ñể ñóng gói theo chuẩn nén tiên tiến mới H.264/AVC Sau ñó các gói tin này

tiếp tục ñược ñóng gói thêm các tính năng mới ñể có thể truyền trên môi

trường mạng và cuối cùng là ñịnh dạng IP ñược ñưa ra khỏi khối này Các gói

IP này sau ñó sẽ ñược ñưa vào bộ ñóng gói IP của DVB-H, tại ñây các gói IP

tiếp tục ñược ñóng gói lại theo sự ñóng gói ña giao thức MPE và có thêm

phần sửa lỗi FEC ñể có thể sửa lỗi cho dữ liệu xảy ra trên ñường truyền

Khung MPE-FEC tiếp ñó sẽ ñược ñặt vào các khe thời gian khác nhau nhờ kĩ

thuật cắt lát thời gian (time slicing)

Ngõ ra bộ ñóng gói IP sau khi ra khỏi phần time slice có thể ñưa trực tiếp tới bộ ñiều chế COFDM của DVB-H với các sóng mang 4K hoặc 8K (hay chính là bộ ñiều chế DVB-T ñược 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 ñưa ra bộ ñiều chế Tín hiệu sau ñó ñược khuếch ñại rồi ñưa

ra anten phát quảng bá Tại máy thu, tín hiệu sẽ ñược giải ra theo cách ngược lại

1.3 Các yếu tố kĩ thuật chính

Do tiêu chuẩn DVB-H ñược xây dựng dựa trên nền tảng của công nghệ DVB-T nên các ñặc ñiểm của DVB-H hầu như giống với DVB-T Trong khuôn khổ luận văn này chỉ ñề cập ñến các yếu tố mới thêm vào trong DVB-

H mà công nghệ DVB-T không thể có như:

- Sử dụng kĩ thuật cắt lát thời gian (time slicing) ñể tiết kiệm năng lượng 1 cách tối ña cho thiết bị di ñộng (có khả năng tiết kiệm trên 90%), giúp nâng cao thời gian sử dụng pin bằng cách tổ chức dữ liệu thành các nhóm gói trên mỗi kênh

- Dùng cơ chế ñóng gói ña giao thức MPE cho phép truyền các giao thức mạng dữ liệu ở phần ñầu của luồng MPEG-2 Việc sửa lỗi hướng tới FEC ñược dùng kết hợp với MPE ñể cải thiện cường ñộ và do ñó tạo sự linh hoạt của tín hiệu

- Cùng với các mode ñiều chế 2K và 8K ñã có sẵn trong DVB-T, 1 mode 4K ñược thêm vào DVB-H ñưa ñến sự linh hoạt cho thiết kế mạng Do các sóng mang 2K sẽ không ñem lại mức bảo vệ ñủ chống lại fading lựa chọn tần

số, ñồng thời cũng cung cấp kích thước cell nhỏ hơn khoảng bảo vệ cho các mạng ñơn tần SFN Tương tự, kiểu sóng mang 8K ñặt các sóng mang quá gần

ở tần số dịch Doppler ñối với các máy thu di chuyển Do ñó kiểu ñiều chế mới

là dùng sóng mang 4K ñã ñược ñưa ra nhằm cung cấp ñộ bù tốt hơn giữa kích

thước cell và hiệu ứng Doppler khi thuê bao di chuyển 1 bộ chèn symbol theo

chiều sâu (in-depth interleaver) ngắn cũng ñược giới thiệu cho mode 2K và

4K, tạo ra dung lỗi tốt hơn chống lại nhiễu xung (giúp ñạt ñược 1 cường ñộ

tương ñương với mode 8K)

Hình 1.6 Các bổ sung cho DVB-H vào hệ thống DVB-T

CHƯƠNG II: CÁC THÀNH PHẦN MỚI TRONG BỘ ðÓNG GÓI IP:

Bảo vệ dữ liệu ñược thực hiện trong trường hợp DVB-H dùng kĩ thuật sửa

lỗi trước FEC Bộ ñóng 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 ñược mã hóa) bằng cách thêm các thông tin parity tính toán từ các gói datagram và gửi dữ liệu parity này trong các ñoạn MPE-FEC, các gói datagram không lỗi sẽ ñược giải mã sau khi qua MPE-FEC (dù ñiều kiện thu rất kém) Việc sử dụng MPE-FEC là tùy chọn Với MPE-FEC, 1 phần dung lượng kênh truyền sẽ ñược cấp phát cho thông tin parity Dung lượng kênh truyền bị chiếm ñể truyền parity có thể ñược bù bằng cách thay ñổi tốc ñộ mã truyền trong khi vẫn cung cấp hiệu suất cao hơn DVB-T

Những gói dữ liệu IP khi ñược ñưa vào hệ thống sẽ ñược tiếp tục ñóng gói

lại theo 1 trật tự nhất ñịnh tạo nên khung MPE-FEC bao gồm 2 phần, trong ñó

1 phần chuyên ñể chứa dữ liệu của nội dung cần truyền tải ñược 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 ñể sửa lỗi gọi là bảng dữ

liệu Reed-Solomon RSDT (Reed-Solomon data table) Khi ñó, kích thước của

khung MPE-FEC có thể thay ñổi tùy thuộc vào nội dung nhưng kích thước tối

ña của khung MPE-FEC là 2 Mb

1 khung MPE-FEC = 255 byte x 1024 (tối ña)

hoặc 255 KB (tối ña)

Hình 2.1 Sơ lược cấu trúc khung MPE-FEC

2.1.1 Khung MPE-FEC

2.1.1.a ðịnh nghĩa khung MPE-FEC

Khung MPE-FEC ñược sắp xếp như 1 ma trận với 255 cột và 1 số hàng linh ñộng Số hàng có thể thay ñổi, từ 1 ñến tối ña là 1024 hàng, khi ñó toàn

bộ khung MPE-FEC có kích thước tối ña 2 Mb

Hình 2.2 Cấu trúc khung MPE-FEC

Mỗi vị trí trong ma trận (1 ô) chiếm 1 byte thông tin Phần bên trái của khung gồm 191 cột chứa các IP datagram và có thể có các bit nhồi thêm (padding) ñược 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 ñịa chỉ ñi từ 1 ñến 191 x số hàng Tương tự, mỗi byte trong RSDT có ñịa chỉ từ 1 ñến 64 x số hàng

Hình 2.3 Sự bố trí trong bảng ADT

Chiều dài của các IP datagram có thể thay ñổi tùy ý Sau khi kết thúc 1 IP

datagram, IP datagram tiếp theo sẽ bắt ñầu Nếu 1 cột không chứa ñủ 1 IP

datagram thì phần tiếp tục của IP datagram sẽ ñược trải sang cột tiếp theo bắt

ñầu từ trên xuống Khi tất cả các IP datagram ñưa vào bảng ADT, nếu còn các

byte trống thì sẽ ñược chèn thêm các byte 0 làm cho 191 cột bên trái hoàn

toàn ñược lấp ñầy Số cột chèn thêm ñược kí hiệu ñộng trong section

MPE-FEC bằng 8 bit

2.1.1.c Bảng RSDT

Với toàn bộ 191 cột bên trái ñược lấp ñầy, có thể tính toán 64 byte parity

cho mỗi hàng từ 191 byte của dữ liệu IP và bit chèn Mã ñược dùng là

Reed-Solomon RS (255,191) với 1 ña thức tạo trường và 1 ña thức tạo mã như ñịnh nghĩa bên dưới Mỗi hàng sau ñó chứa 1 từ mã RS

Hình 2.4 Sự bố trí trong bảng RSDT

ða thức tạo mã: g(x)=(x+λ0)(x+λ1)(x+λ2)…(x+λ63), với λ = 02HEX

ða thức tạo trường: p(x)=x8+x4+x3+x2+1

2.1.2 Cách truyền khung MPE-FEC

2.1.2.a Cách truyền các IP datagram trong ADT

Dữ liệu dạng IP ñược mang trong các section MPE theo chuẩn DVB, bất chấp MPE-FEC có dùng hay không ðiều này làm máy thu hoàn toàn tương thích ngược với các máy thu không biết MPE-FEC

Dữ liệu sẽ ñược ñọc ra thành từng IP datagram lần lượt trong các cột của bảng ADT, tiếp theo ñó là ñến các cột RS Sau ñó các IP datagram sẽ ñược

ñóng gói thành các section MPE, còn các cột RS ñược ñóng gói thành các

section MPE-FEC, ñồng thời các thông số thời gian thực sẽ ñược thêm vào

header của mỗi section ñể truyền ñi, ñồng thời tính toán CRC-32 cho việc kết

thúc section Cuối cùng, các section sẽ ñược ñọc ra bắt ñầu từ section MPE 1

(Hình)

Hình 2.5 Cách ñóng gói và truyền khung MPE-FEC

Header của mỗi section mang ñịa chỉ bắt ñầu cho IP datagram mang trong

section ñó ðịa chỉ này chỉ thị vị trí của byte IP datagram ñầu tiên trong ADT

Máy thu sau ñó sẽ ñặt IP datagram nhận ñược vào lại các vị trí byte ñúng

trong ADT và ñánh 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 ñã nhận chính xác, máy thu sẽ không cần nhận bất kì section MPE-FEC nào tiếp theo sau ñó và nếu có dùng time-slicing, có thể tắt máy thu không thu nữa chờ cho ñến section MPE kế và không giải mã RS nữa

Nếu nhận ñược các section MPE-FEC, số cột chèn thêm trong ADT sẽ ñược chỉ ra bằng 8 bit trong header của các section MPE-FEC Nếu giải mã

RS ñược thực hiện thì giá trị này mới cần dùng

Tốc ñộ mã k/n có thể giảm khi có ít byte thông tin (k) và tăng khi có ít byte parity (n-k) Có thể ñạt ñược tốc ñộ mã cao hơn bằng cách cắt bớt các cột

dữ liệu RS sau khi mã hóa, còn muốn tốc ñộ mã thấp hơn thì thêm các cột nhồi giá trị 0 vào vùng dữ liệu ứng dụng trong bảng ADT Việc cắt bớt sẽ giảm lượng overhead tạo ra bởi RS data và do ñó làm giảm tốc ñộ bit cần thiết

Tốc ñộ bình thường cho MPE-FEC là:

1913/ 4255

Hình 2.6 ðiều chỉnh tốc ñộ mã trong MPE-FEC

Sau ñây ta sẽ tham khảo 1 số ví dụ về tốc ñộ mã:

- CR=1/2 ⇒ số cột chèn thêm là 127

- CR=2/3 ⇒ số cột chèn thêm là 63

- CR=5/6 ⇒ số cột chèn thêm là 26

Với 1 bộ giải mã chạy ở tốc ñộ 384 Kbps (48 KBps), 1 khung FEC có thể

mang 3,97s dữ liệu và truyền thành 1 cụm

2.1.2.b Giải mã RS

Sau khi máy thu nhận các section MPE và MPE-FEC và ñặt chúng vào

ñúng vị trí trong khung MPE-FEC, có thể có 1 số section bị mất Tất cả các

byte nhận ñược chính xác và phần chèn trong bảng ADT sau ñó có thể ñược

ñánh dấu là thông tin “tin cậy”, và tất cả các vị trí byte trong các section bị mất và trong các cột RS cắt bớt ñược ñánh dấu là thông tin “không tin cậy”

Bộ giải mã RS có thể sửa ñến 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 ñó sẽ chỉ xuất ra các byte lỗi không ñược sửa Do ñó, nếu 1 IP datagram chỉ ñược sửa phần nào ñó hoặc không ñược sửa, máy thu

sẽ có thể dò ra và loại bỏ datagram ñó

Việc tách rời dữ liệu IP và dữ liệu parity của mỗi cụm làm cho việc giải

mã MPE-FEC trong máy thu là tùy ý, do dữ liệu trong ADT có thể ñược dùng trong khi không chú ý tới thông tin parity

2.2 Module time-slicing 2.2.1 Giới thiệu chung

1 trong những tính năng ñể phân biệt DVB-H và DVB-T là cắt lát thời gian (time slicing) các dữ liệu trên kênh truyền ở bộ ghép kênh cuối cùng Nguồn năng lượng cung cấp cho thiết bị di ñộng hoạt ñộng chủ yếu là dùng PIN sẵn có ở trong thiết bị Mà năng lượng dự trữ trên PIN lại bị hạn chế, do ñó cần 1 công nghệ sao cho thiết bị di ñộng tiết kiệm ñược tối ña năng lượng Trước yêu cầu ñó, kĩ thuật time-slicing ñã ra ñời, kĩ thuật này tương tự như kĩ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (Time-Division Multiplexing)

Mục ñích 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 ñộ cao hơn so với tốc ñộ yêu cầu khi truyền theo cách streaming truyền thống

Việc ñóng 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 ñoạn không tích cực (inactive periods) Kết quả là công suất ñược tiết

kiệm ñến 90% và máy thu trong thời gian không tích cực có thể dùng ñể quản

lí các cell kế cận trong việc chuyển giao liên tục

2.2.2 Chi tiết kĩ thuật

2.2.2.a Nguyên lí hoạt ñộng

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

vụ trong 1 bộ ghép kênh 8 MHz) Tuy nhiên, ở mức ghép kênh, các gói của

các kênh khác nhau sẽ ñi cùng nhau thành 1 dãy liên tục (hay nói cách khác là

song song nhau) Kết quả là ở tốc ñộ dữ liệu rất cao, máy thu mỗi kênh cần ở

trạng thái tích cực trong suốt thời gian các gói ñến (Hình)

Hình 2.7 Truyền các dịch vụ song song trong DVB-T

Còn với DVB-H, bộ ñóng gói IP giúp cho bộ ghép kênh có ñủ dung lượng

chứa dữ liệu trong 1 khoảng thời gian giới hạn cho 1 kênh Do ñó, tất cả các

gói trong kênh ñó ñều ñến thành 1 cụm, cụm sau nối tiếp cụm trước Trong khi khe thời gian này ñược chỉ ñịnh cho kênh truyền này thì sẽ không có gói nào ñến từ các kênh khác ðiều này cho phép máy thu (nếu chỉ có nhu cầu xem 1 kênh) chỉ vào trạng thái tích cực khi các gói trên khe thời gian trong kênh truyền ñược nhóm lại với nhau (tức là máy thu sẽ vào trạng thái tích cực trong suốt khe thời gian ñược chỉ ñịnh cho kênh truyền này) Tại các thời ñiểm khác, máy thu (tuner) có thể tắt không thu nữa ñể tiết kiệm nguồn Và máy thu cần bật lên ngay trước khi khe thời gian kế tiếp của kênh truyền ñược chỉ ñịnh tiếp theo

Các cụm ñi vào máy thu phải ñược ñệm và ñọc ra khỏi bộ ñệm ở tốc ñộ dữ liệu của dịch vụ Nói 1 cách khác, trong time-slicing, dữ liệu của 1 dịch vụ ñưa ñến thiết bị cầm tay ñược cắt ra thành từng ñoạn theo thời gian (khoảng

200 ms), khi ñó thiết bị di ñộng sẽ thu phần dịch vụ của mình trong khoảng thời gian ñó rồi ngừng không thu nữa và ñợi ñến hết 1 chu kì các dịch vụ (khoảng 4s) thì lại “bật” lên ñể thu tiếp dịch vụ của mình

Hình 2.8 Cách truyền các dịch vụ DVB-H trong time slicing

Như vậy máy thu ñược “tắt” trong những khoảng thời gian nào ñó, còn máy phát thì không, dẫn ñến tiết kiệm năng lượng trong bộ thu có thể ñến 90% hoặc cao hơn Tuy nhiên, người sử dụng sẽ không biết ñược hoạt ñộng

thu hoặc không thu do các cụm dữ liệu ñều ñược lưu trữ trong bộ nhớ máy thu

và ñược lấy ra (play out) liên tục

Hình 2.9 Cắt lát thời gian cho mỗi dịch vụ DVB-H

Chú ý rằng trong thời gian máy thu ở trạng thái ngừng thu, máy phát

quảng bá vẫn hoạt ñộng tích cực tại mọi thời ñiểm, gởi 1 loạt các cụm dữ liệu

dạng time-sliced của mỗi dịch vụ theo chuỗi.Và có thể ñặt các dịch vụ ñược

cắt lát thời gian (như DVB-H) và không cắt lát thời gian (như DVB-T) vào

cùng 1 bộ ghép kênh (Hình)

ðể thông báo cho máy thu biết bắt ñầu cụm kế tiếp, thời gian bắt ñầu cho

cụm kế tiếp sẽ ñược mang trong cụm (giá trị
t sẽ ñề cập ở phần sau) Thời

gian giữa các cụm không dùng ñể truyền cho luồng ñang sử dụng sẽ ñược dùng

ñể truyền các luồng khác trên vùng băng thông ñược cấp phát

Lượng dữ liệu ñược gởi ñi trong 1 cụm bằng với 1 khung MPE-FEC, có

thể là 1-5 Mb Các segment dữ liệu khoảng 1-5s ñược chuyển giao trong 1

cụm ñơn Nếu tốc ñộ dữ liệu của kênh truyền là 1 Mbps chẳng hạn thì máy

thu cần bộ ñệm 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 ñích phương pháp
t là báo hiệu thời gian từ lúc bắt ñầu section MPE (hay MPE-FEC) ñang thu ñến lúc bắt ñầu cụm kế tiếp trong luồng cơ bản Thông tin thời gian
t chỉ là tương ñối ñể không bị ảnh hưởng lớn bởi

ñộ trễ trên ñường truyền (ví dụ như cụm kế tiếp trong luồng cơ bản sẽ bắt ñầu sau khoảng 5.500ms nữa)

ðưa giá trị
t vào trong các section MPE (hay MPE-FEC) giúp loại bỏ việc sử dụng thêm các xung clock ñồng bộ giữa máy phát và máy thu

Hình 2.10 Mỗi header của section MPE (MPE-FEC) chứa
t chỉ thị thời

ñầu cụm kế tiếp

Trong các ñiều kiện thu xấu, có thể 1 số phần trong cụm sẽ bị mất Trong trường hợp thông tin
t bị mất, máy thu sẽ không thể biết ñược thời gian cụm kế tiếp sẽ tới, do ñó rất nguy hiểm khi máy thu ở trong trạng thái chờ ñợi cụm kế tiếp ðể tránh tình trạng này, giá trị
t sẽ ñược chuyển vào trong header của mỗi section MPE và MPE-FEC trong 1 cụm (Hình) Ngay cả trong

các ñiều kiện thu rất xấu, nếu chỉ thu ñược 1 section MPE hoặc MPE-FEC thì

thông tin
t chính xác vẫn có thể ñược truy xuất

Ta có các thông số cụm:

Hình 2.11 Các thông số cụm Với: Burst Duration: thời gian từ khi bắt ñầu ñến khi kết thúc 1 cụm

Burst Size: số bit lớp mạng (số bit trong payload của section) trong 1

cụm

Off-time: khoảng cách thời gian giữa 2 cụm

Burst Bitrate: tốc ñộ bit dùng bởi 1 luồng cơ bản ñược time-sliced

trong khi truyền 1 cụm

Constant Bitrate: tốc ñộ bit trung bình mà luồng cơ bản yêu cầu khi

không có time-slicing

Trong thời gian máy ñang thu, các luồng cơ bản khác cũng có thể ñược

truyền chỉ khi Burst Bitrate thấp hơn tốc ñộ bit của luồng truyền (tức là cụm

chỉ dùng 1 phần tốc ñộ bit có sẵn trên luồng truyền)

Hình 2.12 Burst Duration tối ña

Burst Duration tối ña là khoảng thời gian tối ña của 1 cụm ñược báo hiệu trong mỗi luồng truyền cơ bản có dùng time-slicing 1 cụm sẽ bắt ñầu truyền sau thời ñiểm T1 và sẽ kết thúc trễ nhất là tại thời ñiểm T2, trong ñó T1 là thời ñiểm ñược chỉ thị bởi giá trị
t trong cụm trước, và T2 = T1 + Burst Duration tối ña Trong các ñiều kiện thu xấu, 1 máy thu có thể dùng thông tin này ñể biết khi nào sẽ kết thúc 1 cụm ðể cho phép 1 máy thu phân biệt chính xác cụm này với cụm kia, cụm kế tiếp sẽ không ñược bắt ñầu truyền trước thời ñiểm T2 của cụm hiện tại

Ta có công thức [1] tính tỉ lệ phần trăm công suất có thể tiết kiệm ñược:

Với:

0 , 9 6

s d

b

B B

Trong ñó: Bd: Burst Duration (s)

Bs: Burst Size (bit)

Nếu Burst Size là 2 Mb (tối ña trên payload của section MPE và

MPE-FEC) và Burst Bitrate là 15 Mbps thì Burst Duration sẽ là 140ms (từ lúc bắt

ñầu gói truyền ñầu tiên ñến lúc kết thúc gói truyền cuối cùng) Nếu luồng cơ

bản mang 1 dịch vụ luồng ở Constant Bitrate 350 Kbps và không hỗ trợ

MPE-FEC, thì thời gian off-time trung bình là 6,1s Cho thời gian ñồng bộ là 250ms

và ñộ jitter
t là 10ms thì theo công thức sẽ tiết kiệm công suất tới 93%

2.2.3 Hỗ trợ chuyển giao với time-slicing

Có 1 số mục ñích khác trong khoảng thời gian máy thu không thu tín hiệu

Ví dụ như máy thu có thể ño cường ñộ tín hiệu từ các bộ repeater gần ñó ñể thực hiện việc chuyển giao sang 1 máy phát hoặc repeater thích hợp

Với việc thu nhận trong các mạng DVB-T MFN, thường cần chuyển giao sang tần số khác khi chất lượng thu của tần số hiện tại quá thấp Do DVB-T không có tính năng chuyển giao mềm, nên việc thay ñổi tần số thường gây ra gián ñoạn trong khi cung cấp dịch vụ cộng với việc máy thu sẽ phải dò tìm các tần số khác có thể hoạt ñộng ñược ñể tìm ra tần số nào cung cấp chất lượng thu tốt nhất hoặc ít nhất cũng ñảm bảo mức ngưỡng về chất lượng tín hiệu Mỗi lần dò 1 tần số sẽ gây ra gián ñoạn nếu máy thu không ñược trang

bị thêm phần RF dùng riêng cho mục ñích chuyển giao này Tuy nhiên thêm phần RF này vào sẽ làm tăng thêm chi phí cho máy thu

Do ñó vấn ñề ñặt ra là vẫn cho phép chuyển giao mềm và dò tìm các tần số khác mà không phải có thêm 1 phần RF

Time-slicing cung cấp khả năng dùng máy thu ñể quản lí các cell kế cận trong suốt thời gian off-time (thời gian máy thu tạm tắt không thu nữa) Bằng cách thực hiện chuyển giao giữa 2 luồng truyền trong khoảng thời gian ñó, việc thu dịch vụ dường như sẽ không bị gián ñoạn

Trong thời gian tắt giữa 2 cụm, máy thu có thể dò các tín hiệu có sẵn khác (các kênh RF có sẵn), so sánh cường ñộ tín hiệu và thực hiện chuyển giao giữa các luồng truyền (chuyển tới 1 cell mới nếu tín hiệu nhận từ cell này có cường ñộ mạnh hơn và cung cấp cùng 1 dịch vụ) mà không làm gián ñoạn dịch vụ Thời gian yêu cầu cho việc kiểm tra cường ñộ tín hiệu trong 1 tần số ñơn là nhỏ hơn 20ms Việc kiểm tra nên thực hiện 1 lần trong mỗi chu kì, thời gian yêu cầu sẽ vẫn chỉ là 1 phần nhỏ trong thời gian off-time

Hình 2.13 Chuyển giao nhờ time-slicing

Các cụm trong luồng IP có thể ñược ñồng bộ giữa 2 cell kế cận bằng cách

máy thu sẽ ñiều chỉnh sang các cell kế cận và tiếp tục thu luồng IP mà không

mất bất kì dữ liệu nào

Chú ý rằng trong 1 SFN, chuyển giao chỉ ñược yêu cầu khi nào thiết bị ñầu

cuối thay ñổi mạng, do ñó toàn bộ tất cả các máy phát trong SFN ñều ñược

coi như 1 cell ñơn

Ta xem ví dụ trong hình, thiết bị ñầu cuối ñang nhận dịch vụ A (Service

A) từ cell F1 Trong suốt thời gian off-time, thiết bị có thể lắng nghe các cell

kế cận không ñang phục vụ là F2 và F3

CHƯƠNG III: THÀNH PHẦN MỚI TRONG BỘ ðIỀU CHẾ DVB-T: CHẾ ðỘ PHÁT 4K, BỘ GHÉP XEN IN-DEPTH VÀ BÁO HIỆU TPS

3 -DEPTH VÀ BÁO HIỆU TPS

3.1 Khái quát chung 3.1.1 ðiều chế COFDM

Như chúng ta ñã biết hệ phát số DVB-T sử dụng kỹ thuật COFDM (ghép tần số trực giao có mã sửa sai) như một phương thức ñiều chế dữ liệu OFDM

là một dạng ñặc biệt của hệ thống ñiều chế ña sóng mang dựa trên nguyên tắc phân chia luồng dữ liệu thành các luồng dữ liệu con lên các sóng mang Các sóng mang ñược ñiều chế với tốc ñộ bit thấp và với số lượng sóng mang lớn

sẽ mang ñược luồng dữ liệu có tốc ñộ bit cao

Bản chất của quá trình tạo tín hiệu OFDM là phân tích chuỗi bit ñầu vào thành các sóng mang ñã ñược ñiều chế theo một kiểu nào ñó trong miền thời gian liên tục Tùy thuộc vào kiểu ñiều chế, mỗi tổ hợp bit trong chuỗi bit ñầu vào ñược gán cho một tần số sóng mang, vì vậy mỗi sóng mang chỉ tải số lượng bit cố ñịnh Tùy thuộc vào kiểu ñiều chế cơ sở ñược chọn là QPSK, 16-QAM hay 64-QAM, mỗi sóng mang sẽ vận chuyển ñược số bit dữ liệu là 2, 4 hoặc 6 bit

Tuy nhiên với công suất phát cố ñịnh, khi có nhiều bit dữ liệu trong một symbol thì các ñiểm trong chòm sao càng gần nhau hơn và khả năng chống lỗi

sẽ bị giảm Do vậy cần có sự cân ñối giữa tốc ñộ và mức ñộ lỗi Trong mô hình ñiều chế phân cấp, hai luồng số liệu ñộc lập sẽ ñược truyền trong cùng một thời ñiểm Luồng dữ liệu có mức ưu tiên cao (HP) ñược ñiều chế QPSK

và luồng có mức ưu tiên thấp (LP) ñược ñiều chế 16-QAM hoặc 64-QAM

3.1.2 Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang

Tín hiệu truyền ñi ñược tổ chức thành các khung (frame) Cứ 4 khung liên

tiếp tạo thành một ña khung Lý do việc tạo ra các khung là ñể phục vụ tổ

chức mang thông tin tham số bên phát (bằng các sóng mang báo hiệu tham số

bên phát - Transmission Parameter Signalling – TPS carriers) Lý do của việc

hình thành các ña khung là ñể chèn vừa ñủ một số nguyên lần gói mã sửa sai

Reed-Solomon 204 byte trong dòng truyền tải MPEG-2 cho dù ta chọn bất kỳ

cấu hình tham số phát, ñiều này tránh việc phải chèn thêm các gói ñệm không

cần thiết

Mỗi khung chứa 68 symbol OFDM trong miền thời gian (ñược ñánh dấu

từ 0 ñến 67) Mỗi symbol này chứa hàng ngàn sóng mang nằm dày ñặc trong

dải thông 8 MHz (Việt Nam chọn dải thông 8MHz, có nước chọn 7MHz)

Hình 3.1 Phân bố sóng mang trong kĩ thuật COFDM

Như vậy trong 1 symbol OFDM sẽ chứa:

- Các sóng mang dữ liệu (hình ảnh, âm thanh…) ñược ñiều chế M-QAM

- Các pilot (sóng mang) liên tục (continual pilot): các pilot này có vị trí

cố ñịnh trong dải tần 8 MHz và cố ñịnh trong biểu ñồ chòm sao ñể ñầu thu sửa lỗi tần số, tự ñộng ñiều chỉnh tần số (AFC) và sửa lỗi pha

- Các pilot (sóng mang) rời rạc (phân tán) (scattered pilot): có vị trí cố ñịnh trong biểu ñồ chòm sao nhưng không có vị trí cố ñịnh trong miền tần số, tuy nhiên lại ñược trải ñều trong dải thông 8 MHz Bên máy thu khi nhận ñược các thông tin từ các pilot này sẽ tự ñộng ñiều chỉnh ñể ñạt ñược “ñáp ứng kênh” tốt nhất và thực hiện việc hiệu chỉnh (nếu cần)

Khác với sóng mang các chương trình (sóng mang dữ liệu), các pilot không ñiều chế QAM mà chỉ ñiều chế BPSK

- Các sóng mang tham số phát TPS (Transmission Parameter Signalling): chứa nhóm thông số phát ñược ñiều chế BPSK, chúng không những có vị trí

cố ñịnh trên biểu ñồ chòm sao mà còn hoàn toàn cố ñịnh ở các vị trí xác ñịnh trong dải tần 8 MHz

3.2 Chế ñộ phát 4K

Máy phát số DVB-T (hay DVB-H) có 1 tham số là chế ñộ phát 2K hoặc

8K Chế ñộ phát 2K sử dụng 1705 sóng mang trong 1 symbol OFDM, trong

ñó có 1512 sóng mang dữ liệu, 17 sóng mang tham số phát TPS và 176 các

pilot Chế ñộ phát 8K sử dụng 6817 sóng mang, trong ñó có 6048 sóng mang

dữ liệu, 68 sóng mang tham số phát TPS và 701 các pilot

Hình 3.2 Ví dụ về số sóng mang của 2 chế ñộ 2K và 8K với băng thông 8

MHz

Còn chế ñộ phát 4K ñược giới thiệu lần ñầu tiên trong ISDB-T (Nakahara

et al., 1999) nhằm cung cấp thêm 1 sự cân bằng giữa kích thước các cell SFN

và hiệu suất thu di ñộng, ñem lại thêm 1 mức ñộ linh hoạt cho thiết kế mạng

Chế ñộ này chỉ có trong các mạng DVB-H dùng riêng, bởi trong DVB-T

không có DVB-T chỉ có 2 chế ñộ như ñã nói là 2K và 8K

Với chế ñộ 4K, các ưu ñiểm từ 2K và 8K vẫn ñược duy trì, vừa có thể

dùng 1 mạng ñơn tần vùng phủ sóng rộng vừa có thể ñạt tốc ñộ ñầu cuối ñáng

kể do cung cấp hiệu suất cao hơn 8K nhưng vẫn duy trì khoảng bảo vệ ñủ dài

dùng trong các cell SFN lớn ñể chống nhiễu Chế ñộ 4K dùng 3409 sóng

mang trong 1 symbol OFDM, trong ñó có 3024 sóng mang dữ liệu, 34 sóng

mang tham số phát TPS và 351 các pilot

Sau ñây là danh sách liệt kê 1 số thông số ở 3 chế ñộ phát 2K, 4K và 8K:

Guard interval duration (µs) 7,14,28,56 14,28,56,112 28,56,112,224 Carriers spacing (kHz) 4.464 2.232 1.116 Maximum distance of

transmitters (km)

Bảng 3.1 Thông số các chế ñộ phát trong OFDM

Hình 3.3 Vị trí các loại sóng mang trong 1 symbol OFDM

Trong chế ñộ 8K, số lượng sóng mang dữ liệu gấp 4 lần trong chế ñộ 2K

nhưng thời gian ñể truyền hết số lượng sóng mang này cũng gấp 4 lần nên

tổng vận tốc dòng dữ liệu cũng bằng chế ñộ 2K

Tốc ñộ ñầu cuối trong chế ñộ 2K gấp 4 lần tốc ñộ ñầu cuối của 8K, nhưng

việc nhận ra nhiễu của các mạng ñơn tần là rất khó khăn do khoảng bảo vệ

ngắn Tuy nhiên, với chế ñộ 8K thì các mạng ña tần ñược dùng thay cho mạng

ñơn tần nhưng tốc ñộ ñầu cuối có thể ñạt ñược là thấp hơn nhiều

DVB-H chủ yếu là 1 hệ thống truyền dẫn cho phép thu thông tin quảng bá

trên các thiết bị di ñộng cầm tay có anten ñơn Trong hệ thống DVB-T, mode

truyền 2K là ñể cung cấp hiệu suất thu di ñộng tốt hơn mode 8K Tuy nhiên,

khoảng thời gian của các symbol OFDM mode 2K ngắn và do ñó, các khoảng

thời gian bảo vệ rất ngắn ðiều này làm cho mode 2K chỉ phù hợp với các

SFN nhỏ, gây khó khăn cho việc thiết kế mạng ñể xây dựng các mạng hiệu quả Có thể thấy rằng 1 symbol OFDM 4K có 1 khoảng thời gian dài hơn và

vì vậy có 1 khoảng bảo vệ dài hơn 1 symbol OFDM 2K, cho phép xây dựng các mạng SFN vừa chống nhiễu ISI, dịch Doppler và nhiễu giữa các sóng mang ðiều này mang lại cho việc thiết kế mạng 1 cách tối ưu mạng SFN tốt hơn

3.3 Bộ ghép xen theo ñộ sâu symbol (in-depth interleaver) 3.3.1 Khái niệm kĩ thuật ghép xen

Kĩ thuật ghép xen là kĩ thuật trong ñó các từ dữ liệu liên tiếp hoặc các gói

dữ liệu ñược trải dọc ra thành nhiều cụm dữ liệu truyền dẫn khác nhau Bằng cách này, nếu 1 cụm hay 1 nhóm truyền ñi bị mất do nhiễu hoặc 1 số cụm khác bị rớt ra thì chỉ 1 tỷ lệ nhỏ dữ liệu trong mỗi từ mã cũ hoặc gói dữ liệu

cũ bị mất và nó có thể ñược tái tạo lại bằng bộ dò tìm lỗi và kĩ thuật sửa lỗi Các mức ghép xen cao hơn ñược giới thiệu trong DVB-H ngoài những mức dùng cho DVB-T Chế ñộ ghép xen cơ bản dùng cho DVB-T và cũng có sẵn cho DVB-H là 1 bộ ghép xen native, ghép xen các bit trong 1 symbol OFDM Tuy nhiên, DVB-H cung cấp thêm 1 bộ ghép xen theo ñộ sâu in-depth giúp ghép xen các bit trong 2 symbol OFDM (cho mode 4K) và 4 symbol (cho mode 2K)

Dùng bộ ghép xen in-depth cho phép tăng hiệu suất chống nhiễu của mode 2K và 4K và nó cũng cải thiện cường ñộ tín hiệu thu nhận trong truyền dẫn trong môi trường di ñộng

3.3.2 Bộ ghép xen nội (Inner interleaver)

Sau khi các packet ñược ñóng gói vào các lát thời gian (time-slice) ở bộ

IPE, luồng ra sẽ ñược ghép kênh thành các gói TS 188 bytes (kể cả header) và

ñược ñưa ñến bộ ñiều chế DVB-T

Tại bộ ñiều chế DVB-T, các gói TS lần lượt ñược ngẫu nhiên hóa trên

phần dữ liệu có ích, tính toán parity ghép vào gói ñể chống lỗi, ghép xen từng

byte với nhau nhằm phân bố lỗi trải ñều ra qua các byte tránh lỗi tập trung

Sau ñó các gói ñược ñưa ñến bộ mã hóa nội dùng mã vòng với tốc ñộ mã 1/2

(có thể dùng các tốc ñộ khác tùy theo yêu cầu khách hàng và khả năng cung

cấp của nhà ñiều hành mạng) và tiếp tục ñi qua bộ biến ñổi nối tiếp-song song

S/P, do ñó các gói dữ liệu khi ra khỏi bộ mã hóa nội sẽ thành 1 luồng bit nối

tiếp gồm các cặp bit kết hợp từ 2 luồng ngõ ra của bộ mã hóa

Lúc này thì luồng bit ñược ñưa tới bộ ghép xen nội Cấu trúc của bộ ghép

xen nội ñược mô tả như hình sau:

Ở chế ñộ phân cấp, luồng có ñộ ưu tiên cao (HP) ñược giải ghép thành 2 luồng con và luồng có ñộ ưu tiên thấp ñược giải ghép thành v-2 luồng con

Hình 3.5 Các luồng ngõ vào và ngõ ra của bộ ghép xen bit trong trường

hợp QPSK, 16-QAM và 64-QAM

Việc giải ghép các luồng bit ñược xem như việc sắp xếp lại các bit ngõ vào

xdi lên các bit ngõ ra be,do

Mỗi luồng con tạo ra từ bộ giải ghép (DEMUX) ñược xử lí bởi 1 bộ ghép

xen bit riêng biệt Do ñó có thể có tới 6 bộ ghép xen tùy thuộc vào giá trị v

ñược ñánh số từ I0-I5 I0 và I1 dùng cho QPSK, I0-I3 dùng cho 16-QAM và

I0-I5 dùng cho 64-QAM

Ghép xen bit chỉ thực hiện trên dữ liệu có ích, không thực hiện trên header,

các byte parity… Kích thước khối ghép xen bit là 126 bit Do vậy quá trình

ghép xen khối ñược lặp lại ñúng 12 lần trong 1 symbol OFDM ở mode 2K, 24

lần ở mode 4K và 48 lần ở mode 8K

Với mỗi bộ ghép xen theo bit, vector bit ngõ vào là:

B(e) = (be,0, be,1, be,2, …, be,125) với e = 0, 1,…,v-1

Vector ngõ ra ñã ñược ghép xen là:

A(e) = (ae,0, ae,1, ae,2, …, ae,125) Trong ñó: ae,w = be,He(w) với w = 0,1,2,…,125

He(w) là hàm hoán vị, khác nhau ñối với mỗi bộ ghép:

ra của I0 là bit có trọng số cao:

y’w = (a0,w, a1,w,…, av-1,w)

3.3.2.b Ghép xen symbol (Symbol interleaver)

Mục ñích của việc ghép xen symbol là sắp xếp lại v từ bit lên 512 (mode 2K) hoặc 3024 (mode 4K) hoặc 6048 (mode 8K) sóng mang tích cực trong 1 symbol OFDM Bộ ghép xen symbol hoạt ñộng trên các khối 512, 4096 hoặc

6048 symbol dữ liệu

Bộ ghép xen symbol native

Khi bổ sung bộ ghép xen mode 4K native, bộ ghép xen symbol hoạt ñộng trên các khối gồm 3024 symbol dữ liệu

Do ñó, trong mode 4K, cứ 24 nhóm 126 bit dữ liệu lấy từ bộ ghép xen bit ñược ñọc ra nối tiếp thành 1 vector Y’ = (y’0, y’1, y’2,…, y’3023)

Vector ñược ghép xen Y = (y0, y1, y2,…, yNmax-1) tính bởi:

yH(q) = y’q cho các symbol chẵn với q = 0, …,Nmax-1

yq = y’H(q) cho các symbol lẻ với q = 0, …,Nmax-1 Trong trường hợp mode 4K thì Nmax = 3024

Bộ ghép xen symbol in-depth