Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T2 và thực trạng triển khai tại Việt Nam

những nội dung thiết thực về số hoá và xử lý tín hiệu hình ảnh và âm thanh, tìm hiểu về công nghệ truyền hình và truyền hình số, các tiêu chí và kỹ thuật của truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 1 và những cải tiến trong thế hệ thứ 2.

TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN DVB-T2 VÀ

THỰC TRẠNG TRIỂN KHAI TẠI VIỆT NAM

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

Chữ viết

Uỷ ban tư vấn điện thoại

và điện báo quốc tế

DFT Discrete Fourier Transform Chuyển đổi Fourier rời rạc

Modulation

Điều chế xung mã vi sai

Shift Keying

Khoá dịch pha vi sai bốn mức

MPEG-2)

HP High Priority bit stream


Dòng bit ưu tiên cao (dùng trong điều chế phân cấp)

QAM)

QAM)

Commission (part of the ISO)

Uỷ ban kỹ thuật điện tử quốc tế

Broadcasting – Terrestrial

Hệ thống truyền hình số mặt đất sử dụng mạng đa dịch vụ (Nhật)

Nhóm chuyên gia nghiên cứu tiêu chuẩn về ảnh nhị phân

cứu tiêu chuẩn về ảnh JTC

Joint Technical Committee broadcast


Uỷ ban kỹ thuật phát thanh truyền hình châu Âu

hạn

DVB-T2)

Kiểm tra cường độ ưu tiên thấp (dùng trong DVB-T2)

MPEG-2)

Nhóm chuyên gia nghiên cứu về tiêu chuẩn hình ảnh động

thu

của bộ khuếch đại

Multiplexing

Ghép đa tần trực giao

Hệ truyền hình màu PAL (Pha thay đổi theo dòng quét)

PRBS Pseudo-Random Binary Sequence Chuỗi giả ngẫu nhiên nhị

phân

chuẩn

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ thống truyền hình số 15

Hình 1.2 Phổ tín hiệu lấy mẫu 4fsc NTSC 19

Hình 1.3 Phổ tín hiệu lấy mẫu chuẩn 4fsc PAL 21

Hình 1.4 Tiêu chuẩn lấy mẫu 4:4:4 22

Hình 1.5 Tiêu chuẩn lấy mẫu 4:2:2 23

Hình 1.6 Tiêu chuẩn lấy mẫu 4:2:0 23

Hình 1.7 Tiêu chuẩn lấy mẫu 4:1:1 24

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống truyền hình số mặt đất 34

Hình 2.2 Sơ đồ khối chức năng hệ thống phát hình số mặt đất 36

Hình 2.3 Cấu trúc chung của bộ giải mã 41

Hình 2.4 Sơ đồ bộ giải mã STB 42

Hình 2.5 Chèn khoảng thời gian bảo vệ vào tín hiệu OFDM 47

Hình 2.6 Chèn thêm các scattered pilot 48

Hình 2.7 Phân chia kênh 49

Hình 2.8 Chèn các sóng mang phụ 50

Hình 2.9 Chèn khoảng bảo vệ 51

Hình 2.10 Các sóng mang đồng bộ 51

Hình 2.11 Thực hiện mapping dữ liệu lên các symbol 52

Hình 2.12 Chòm sao cơ sở của DVB-T 53

Hình 2.13 Sơ đồ mô tả nguyên lý ngẫu nhiên, giải ngẫu nhiên chuỗi số liệu 54 Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý của bộ ghép và tách ngoại 56

Hình 2.15a Gói ghép truyền tải MPEG-2 56

Hình 2.15b Các gói truyền tải đã được ngẫu nhiên hóa 56 Hình 2.15c Các gói dữ liệu đã được bảo vệ lỗi theo mã R-S (204, 188, t=8) 57

Hình 2.15d Cấu trúc dữ liệu sau khi được ghép ngoại 57

Hình 2.16 Sơ đồ thực hiện mã chập tốc độ 1/2 58

Hình 2.17 Sơ đồ thực hiện việc ghép nội và mapping theo mô hình không phân cấp 61

Hình 2.18 Sơ đồ thực hiện việc ghép nội và mapping theo mô hình phân cấp 62

Hình 2.19 Chòm sao phân cấp DVB-T 66

Hình 2.20 Mạng đơn tần 68

Hình 2.21 Đồng bộ trong miền tần số 69

Hình 2.22 Đồng bộ trong miền tần số 70

Hình 3.1 Mô hình cấu trúc DVB-T2 76

Hình 3.2 Giao diện gói T2-MI 77

Hình 3.3 Lớp vật lý 78

Hình 3.4 Các PLP khác nhau với các lát thời gian khác nhau 80

Hình 3.5 T-2 Frame với kênh RF đơn và nhiều PLP mode 81

Hình 3.6 Mật độ phổ công suất đối với 2K và 32K 81

Hình 3.7 Mô hình MISO 82

Hình 3.8 Mẫu hình Pilot phân tán đối với DVB-T (trái) và DVB-T2 (phải) 83 Hình 3.9 Đồ thị chòm sao 256-QAM 84

Hình 3.10 Chòm sao 16-QAM "xoay" 85

Hình 3.11 Thành tích của chòm sao xoay so với không xoay[8] 85

Hình 3.12 Khoảng bảo vệ (GI) đối với 8K 1/32 và 32K 1/128 86

Hình 3.13 So sánh mã sửa sai sử dụng trong DVB-T và DVB-T2 86

Hình 4.1 Lộ trình chuyển đổi từ nay đến năm 2020 89

Hình 4.2 Mô hình thiết lập mạng đơn tần phát sóng theo chuẩn DVB-T2 [4] 91

Hình 4.3 Sơ đồ kết nối các thiết bị đo 91

Hình 4.4 Vùng phủ sóng kết hơp ̣ hai trạm phát Vân Hồ và HTV Hà nội theo cường độ trường [4] 92Hình 4.4 Vùng phủ sóng mạng đơn tần theo chuẩn DVB-T2 tại miền Bắc Việt Nam với 4 trạm phát sóng Vân Hồ, HTV-HN, Keangnam, Nam Điṇh [6] 94

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 13

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ [1] 15

1.1 Giới thiệu về truyền hình số 15

1.2 Ưu điểm của truyền hình số 16

1.3 Cơ bản về video số 18

1.3.1 Tiêu chuẩn số hoá tín hiệu video tổng hợp 18

1.3.2 Tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video thành phần 21

1.4 Nén tín hiệu trong truyền hình số 25

1.4.1 Mục đích của nén 25

1.4.2 Bản chất của nén 25

1.4.3 Phân loại nén 26

1.5 Truyền dẫn tín hiệu truyền hình số 26

1.5.1 Truyền qua cáp đồng trục 27

1.5.2 Truyền tín hiệu truyền hình số bằng cáp quang 27

1.5.3 Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh 27

1.5.4 Phát sóng truyền hình số trên mặt đất 28

1.6 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất hiện nay trên thế giới 28

1.6.1 Chuẩn ATSC 28

1.6.2 Chuẩn ISDB-T 29

1.6.3 Chuẩn DVB 30

CHƯƠNG II: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU (DVB-T) 33

2.1 Truyền hình số mặt đất DVB-T 33

2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống 34

2.1.2 Hệ thống thu, phát truyền hình số mặt đất 36

2.2 Điều chế và giải điều chế COFDM 44

2.2.1 Ghép đa tần trực giao OFDM 44

2.2.2 Mã hóa kênh trong DVB-T 53

2.3 Đặc điểm của việc truyền tín hiệu cao tần trên mặt đất 64

2.4 Một số khả năng ưu việt của DVB-T 65

2.4.1 Điều chế phân cấp 65

2.4.2 Mạng đơn tần SFN 68

2.5 Kết luận 71

CHƯƠNG III: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU THẾ HỆ THỨ 2 (DVB-T2) 73

3.1 Giới thiệu 73

3.2 Những tiêu chí cơ bản của DVB-T2 73

3.3 Một số nội dung chính trong tiêu chuẩn DVB-T2 76

3.3.1 Mô hình cấu trúc DVB-T2 76

3.3.2 Lớp vật lý DVB-T2 78

3.3.3 Những giải pháp kỹ thuật cơ bản 79

CHƯƠNG IV: LỘ TRÌNH SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT VÀ KẾT QUẢ ĐO KIỂM THỰC TẾ THEO CHUẨN DVB-T2 TẠI VIỆT NAM [3] 89 4.1 Lộ trình số hóa truyền hình số mặt đất 89

4.2 Mô hình hệ thống mạng đơn tần theo chuẩn DVB-T2 thiết lâp ̣ bởi công ty AVG 91

4.3 Sơ đồ kết nối tổng thể các thiết bị đo trong hệ thống 91

4.4 Kết quả đo thực tế 92

4.5 Kết luận chương 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

TÓM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài: Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T2 và

thực trạng triển khai tại Việt Nam Tóm tắt:

Cùng với sự phát triển của xã hội thì yêu cầu về số lượng và chất lượng các chương trình truyền hình ngày càng cao Kỹ thuật sản xuất và truyền dẫn tương tự các chương trình truyền hình ngày càng tỏ ra kém ưu thế Sự phát triển của kỹ thuật điện tử, tin học và viễn thông trong kỷ nguyên số hoá đã tạo ra các

kỹ thuật xử lý tín hiệu số, các thuật toán nén tín hiệu hình ảnh, các kỹ thuật truyền dẫn số tiên tiến ra đời, là nền tảng cho sự xuất hiện của Truyền hình số Truyền hình số đã thể hiện các ưu thế vượt trội và đã giải quyết triệt để những khiếm khuyết của truyền hình tương tự Có nhiều phương thức để truyền dẫn

số và một trong số đó là mạng truyền dẫn phát sóng truyền hình số mặt đất Luận văn trình bày những nội dung thiết thực về số hoá và xử lý tín hiệu hình ảnh và âm thanh, tìm hiểu về công nghệ truyền hình và truyền hình số, các tiêu chí và kỹ thuật của truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 1 và những cải tiến trong thế hệ thứ 2

MỞ ĐẦU Với sự phát triển của kinh tế và khoa học kỹ thuật, các ngành công nghệ trong đó có công nghệ điện tử viễn thông đã có sự phát triển vượt bậc trong ba thập kỷ vừa qua đem lại nhiều thành tựu phát minh ứng dụng trong sản xuất, trong đời sống xã hội Công nghệ truyền hình là một bộ phận quan trọng trong lĩnh vực điện tử viễn thông, nó có những ứng dụng rộng rãi to lớn trong phát triển văn hóa đời sống tinh thần xã hội Trong hơn một thập kỷ qua, chúng ta

đã chứng kiến sự chuyển đổi mạnh mẽ của công nghệ truyền hình quảng bá và truyền hình trả tiền

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

là chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất đã được triển khai thành công và được nhiều nước chấp nhận Từ sau sự ra đời của chuẩn DVB-T thì các nghiên cứu về kỹ thuật truyền dẫn vẫn tiếp tục được triển khai Mặt khác, nhu cầu về phổ tần cao càng khiến cho việc gia tăng hiệu quả sử dụng phổ tần lên mức tối

đa càng cần thiết Được sự định hướng và chỉ dẫn của TS.A, em đã mạnh dạn chọn đề tài: “Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T2 và thực trạng triển khai tại Việt Nam” Nội dung của luận văn được gồm các phần sau: Chương I Tổng quan truyền hình số: Chương này trình bày một cách tổng quan về hệ thống thu phát hình số, cách thức biến đổi tín hiệu số, các kỹ thuật

và tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu trong truyền hình

Chương II Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn Châu Âu: Chương này giới thiệu khái quát về hệ thống truyền hình mặt đất nói chung và truyền hình

số mặt đất ở một số quốc gia và khu vực trên thế giới

Chương III Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ 2: Chương này luận văn giới thiệu mô hình, sơ đồ và chức năng các khối trong tiêu chuẩn DVB-T

và DVB-T2 So sánh sự khác nhau giữa hai tiêu chuẩn

Chương IV Lộ trình số hóa và kết qua đo kiểm thực tế theo chuẩn T2 tại Việt Nam

DVB-Do kiến thức và khả năng của em còn hạn chế, nên luận văn tốt nghiệp này không tránh khỏi các sai sót Em mong nhận được sự góp ý của các thầy, các cô và các bạn để nội dung luận văn được hoàn thiện hơn

Trong quá trình làm luận văn, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong khoa đặc biệt là thầy A đã hướng dẫn nhiệt tình, chỉ bảo giúp

đỡ em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ

Truyền hình số là tên gọi một hệ thống truyền hình mà tất cả các thiết bị

kỹ thuật từ studio cho đến các máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật

số Trong đó, một hình ảnh quang học do camera thu được qua hệ thống ống kính thay vì được biến đổi thành tín hiệu điện biến thiên tương tự như hình ảnh quang học (cả về độ chói và màu sắc) sẽ được biến đổi thành một dãy tín hiệu nhị phân (dãy các số 0 và 1) nhờ quá trình biến đổi tượng tự số

Sử dụng phương pháp số để tạo, lưu trữ và truyền tín hiệu của chương trình truyền hình trên kênh thông tin mở ra một khả năng đặc biệt rộng rãi cho các thiết bị truyền hình Trong một số ứng dụng, tín hiệu số được thay thế hoàn toàn cho tín hiệu tương tự vì nó có khả năng thực hiện được các chức năng mà tín hiệu tương tụ hầu như không thể làm được hoặc rất khó thực hiện, nhất là trong việc xử lý tín hiệu và lưu trữ

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ thống truyền hình số

So với tín hiệu tương tự, tín hiệu số cho phép tạo, lưu trữ, ghi đọc nhiều lần mà không làm giảm chất lượng ảnh Tuy nhiên, không phải trong tất cả các trường hợp, tín hiệu số đều đạt được hiểu quả cao hơn so với tín hiệu tương tự

Mặc dù vậy, xu hướng chung cho sự phát triển công nghiệp truyền hình trên thế giới nhằm đạt được một sự thống nhất chung là một hệ thống truyền hình hoàn toàn kỹ thuật số có chất lượng cao và dễ dàng phân phối trên kênh thông tin Hệ truyền hình kỹ thuật số đã và đang được phát triển trên toàn thế giới, tạo một cuộc cách mạng thật sự trong công nghiệp truyền hình Nguyên lý cấu tạo của hệ thống và các thiết bị truyền hình số được đưa ra như hình 1.1 Đầu vào của thiết bị truyền hình số sẽ tiếp nhận tín hiệu truyền hình tương

tự Trong thiết bị mã hoã (biến đổi A/D), tín hiệu hình sẽ được biến đổi thành tín hiệu truyền hình số, các tham số và đặc trưng của tín hiệu này được xác định

từ hệ thống truyền hình được lựa chọn Tín hiệu truyền hình số được đưa tới thiết bị phát Sau đó tín hiệu truyền hình số được truyền tới bên thu qua kênh thông tin Tại bên thu, tín hiệu truyền hình số được biến đổi ngược lại với quá trình xử lý tại phía phát Giải mã tín hiệu truyền hình thực hiện biến đổi tín hiệu truyền hình số thành tín hiệu truyền hình tương tự Hệ thống truyền hình số sẽ trực tiếp xác định cấu trúc mã hoá và giải mã tín hiệu truyền hình

Ngoài ra, trước khi truyền qua kênh thông tin, tín hiệu truyền hình số được

mã hoá kênh Mã hoá kênh đảm bảo chống các sai sót cho tín hiệu khi truyền trong kênh thông tin Khi tín hiệu truyền hình số được truyền đi theo kênh thông tin, các thiết bị biến đổi trên được gọi là bộ điều chế và bộ giải điều chế [2,tr.81-83]

Một máy phát truyền hình số có thể phát được 4 đến 5 chương trình truyền hình trong khi một máy phát analog như ở ta đang sử dụng chỉ phát được một chương trình duy nhất theo hệ PAL (Phase Alternating Line) Xét về mặt phổ

ta thấy ở tín hiệu tương tự phổ chỉ tập trung năng lượng vào các sóng mang hình, tiếng và burst màu Trong khi tín hiệu số bao gồm hàng ngàn sóng mang tập trung dày đặc vào trong một dải phổ có độ rộng tương đương Sự tận dụng

tối đa hiệu quả phổ cho phép truyền hình số có thể truyền phát được nhiều chương trình đồng thời Đây là ưu điểm đáng kể so với truyền hình tương tự Ngoài ra truyền hình số còn có một số ưu điểm khác so với truyền hình tương tự:

- Công suất phát không cần quá lớn vì cường độ điện trường cho thu số thấp hơn cho thu analog (độ nhạy máy thu số cao hơn -30dB đến -20dB so với máy thu analog)

- Thu số không còn hiện tượng “bóng ma” do các tia sóng phản xạ từ nhiều hướng đến máy thu Đây là vấn đề mà hệ phát analog đang không khắc phục nổi

- Thu bằng anten cố định trong nhà hay anten di chuyển (của máy thu xách tay) đều thực hiện được

- Thu di động tốt, người xem dù đi trên ô tô, tàu hoả vẫn xem được các chương trình truyền hình Sở dĩ như vậy là vì có thể xử lý tốt được hiện tượng

do hiệu ứng dịch tần Doppler gây ra

- Cho khả năng thiết lập mạng đơn tần SFN nghĩa là nhiều máy phát trên cùng một kênh sóng Điều này cho hiệu quả lớn xét về mặt công suất và tần số

- Phát hình số đem lại cho ta cơ hội xem các chương trình với độ nét cao Vốn dĩ thì tín hiệu số đã có tính chống nhiễu cao

- Tín hiện số dễ xử lý, môi trường quản lý điều khiển và xử lý rất thân thiện với máy tính

Với các ưu điểm của mình, hệ thống truyền hình số đã được thực hiện ở hầu các quốc gia trên thế giới Hiện nay, tại Việt Nam cũng đã triển khai hệ thống truyền hình số mà ở Đà Nẵng là thành phố đi tiên phong trong việc số hoá tín hiệu

1.3 Cơ bản về video số

Số hoá tín hiệu video là quá trình biến đổi tín hiệu truyền hình mẫu tương

tự thành tín hiệu số Có 2 phương pháp biến đổi đó là:

- Biến đổi trực tiếp video màu tổng hợp

- Biến đổi riêng từng tín hiệu video màu thành phần

1.3.1 Tiêu chuẩn số hoá tín hiệu video tổng hợp

Xu hướng phát triển các studio hoàn toàn kỹ thuật số yêu cầu một tiêu chuẩn chung cho các thiết bị video số Các tiêu chuẩn video số tổng hợp được xây dựng để hướng tới mục tiêu đó Phù hợp với yêu cầu công nghệ, hai hệ thống tiêu chuẩn số hoá tín hiệu video tổng hợp đã được phát triển rộng rãi Đó

là tiêu chuẩn 4fsc NTSC và tiêu chuẩn 4fsc PAL

Tín hiệu video tổng hợp tương tự được lấy mẫu tại tần số bằng 4 lần tần

số sóng mang phụ (4fsc) Số bit biểu diễn mẫu đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng ảnh và tính kinh tế của thiết bị Thông thường các thiết

bị sử dụng 8 hoặc 10 bit để biểu diễn mẫu

a Tiêu chuẩn 4fsc NTSC được xác định

Tiêu chuẩn 4fsc NTSC được xác định trong SMPTE 244M gồm các tham

số của tín hiệu video tổng hợp theo hệ NTSC cũng như tính chất kết nối song song của hệ thống Chuẩn SMPTE được mô tả trong bảng 1.1

Tần số lấy mẫu tín hiệu bằng 4 lần tần số sóng mang phụ: flm= 14,3181 MHz (thường viết là 14,3 MHz) Đồng bộ quá trình lấy mẫu được lấy từ tín hiệu đồng bộ màu của tín hiệu video tổng hợp Hình 1.2 minh hoạ phổ tín hiệu NTSC lấy mẫu tại tần số 4fsc

Hình 1.2 Phổ tín hiệu lấy mẫu 4fsc NTSC Trong phổ tín hiệu, có một khoảng cách hở giữa các tần số 4,2 MHz tần

số lớn nhất của NTSC cơ bản và tần số 7,16 MHz (tần số Nyquist) Với khoảng

hở này, các bộ lọc chống nhiễu và bộ lọc tái tạo có đặc tuyến không lý tưởng được phép sử dụng Tiêu chuẩn không xác định tính chất của các bộ lọc chống nhiễu và bộ lọc tái tạo, vì vậy các nhà sản xuất có thể tự do lựa chọn các bộ lọc, phục vụ cho mục đích kinh tế và kỹ thuật

b Tiêu chuẩn 4fsc PAL

Tín hiệu tương tự PAL và NTSC có nhiều điểm tương đồng, song tín hiệu

số theo tiêu chuẩn 4fsc của hai hệ thống này rất khác nhau Bảng 1.2 tổng kết đặc điểm của tín hiệu số hệ 4fsc PAL Tần số lấy mẫu bằng 4 lần tần số sóng mang phụ hay 17,7344755 MHz (thường viết là 17,73 MHz) Tín hiệu xung clock được lấy từ xung đồng bộ màu của tín hiệu video tổng hợp

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn 4fsc PAL

Hình 1.3 Phổ tín hiệu lấy mẫu chuẩn 4fsc PAL

giữa các tần số 5 MHz – tần số cao nhất của hệ PAL cơ bản và tần số 8,86 MH (tần số Nyquist) Tiêu chuẩn không xác định tính chất của bộ lọc chống nhiễu

và bộ lọc tái tạo, song các nhà sản xuất thường sử dụng tại tần số cao Cũng như với tín hiệu 4fsc NTSC, cần chú ý đến vấn đề vượt quá mức tín hiệu trong quá trình chuyển đổi sang tín hiệu só khi đưa trực tiếp vào các thiết bị số 4fsc, theo đó tạo các yêu cầu nghiêm ngặt về giới hạn dải thông của bộ lọc tái tạo

Để khắc phục, rìa và sườn trước xung xoá của tín hiệu số cần phù hợp với tín hiệu tương tự

1.3.2 Tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video thành phần

Có nhiều tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu số thành phần, điểm khác nhau chủ yếu ở tỷ lệ giữa tần số lấy mẫu và phương pháp lấy mẫu tín hiệu chói và các tín hiệu màu, trong đó bao gồm tiêu chuẩn: 4:4:4; 4:2:2; 4:2:0; 4:1:1 Các định dạng số video có nén chỉ lấy mẫu cho các dòng tích cực của video

a Tiêu chuẩn 4:4:4

Hình 1.4 Tiêu chuẩn lấy mẫu 4:4:4 Mẫu tín hiệu chỉ được lấy đối với các phần tử tích cực của tín hiệu video Với hệ PAL, màn hình được chia làm 625x720 điểm (pixel) Các tín hiệu chói (UY), tín hiệu màu (CR, CB) được lấy mẫu tại tất cả các điểm lấy mẫu trên dòng tích cực của tín hiệu video Cấu trúc lấy mẫu là cấu trúc trực giao, vị trí lấy mẫu như hình 1.4

Theo tiêu chuẩn 4:4:4 có khả năng khôi phục chất lượng hình ảnh tốt, thuận tiện cho việc xử lý tín hiệu Với tiêu chuẩn 4:4:4 tốc độ dòng dữ liệu ( ví

dụ cho hệ PAL) được tính như sau:

- Khi lấy mẫu 8 bit: (720+720+720) x 576 x 8 x 25 = 249 Mbit/s

- Khi lấy mẫu 10 bit: (720 + 720 + 720) x 576 x10 x 25 = 311 Mbit/s

b Tiêu chuẩn 4:2:2

Theo hình 1.5 trên một dòng tích cực: Điểm đầu lấy mẫu toàn bộ 3 tín hiệu: chói (UY) và hiệu màu(CR, CB) Điểm kế tiếp chỉ lấy mẫu tín hiệu UY , còn 2 tín hiệu màu không lấy mẫu Khi giải mã màu suy ra từ màu của điểm ảnh trước Điểm ảnh sau nữa lại lấy mẫu đủ cả 3 tín hiệu UY, CR, CB Tuần

tự như thế, cứ 4 lần lấy mẫu UY, thì có hai lần lấy mẫu CR, hai lần lấy mẫu CB tạo nên cơ cấu 4:2:2

Hình 1.5 Tiêu chuẩn lấy mẫu 4:2:2 Đối với hệ PAL tốc độ dòng dữ liệu theo tiêu chuẩn này được tính như sau:

- Khi lấy mẫu 8 bit: (720 + 360 + 360) x 576 x 8 x25 = 166 Mbit/s

- Khi lấy mẫu 10 bit: (720 + 360 +360) x 576 x 10 x 25 = 207 Mbit/s

c Tiêu chuẩn 4:2:0

Hình 1.6 Tiêu chuẩn lấy mẫu 4:2:0 Theo hình 1.6, lấy mẫu tín hiệu UY tại tất cả các điểm ảnh của dòng, còn tín hiệu màu thì cứ cách một điẻm sẽ lấy mẫu cho một tín hiệu màu Tín hiệu

màu được lấy xen kẽ, nếu hàng chẵn lấy mẫu cho tín hiệu màu CR thì hàng le

sẽ lấy mẫu cho tín hiệu CB

Đối với hệ PAL tốc dộ dòng dữ liệu theo chuẩn này được tính như sau:

- Khi lấy mẫu 8 bit: ( 720 + 360 ) x 576 x 8 x 25 = 124,4 Mbit/s

- Khi lấy mẫu 10 bit: (720 + 360 ) x 576 x 10 x 25 = 155,5 Mbit/s

- Khi lấy mẫu 8 bit: (720 + 180 + 180) x 576 x 8 x 25 = 124,4 Mbit/s

- Khi lấy mẫu 10 bit: (720 + 180 + 180) x 576 x 10 x 25 = 155,5 Mbit/s

Số “4” ở đầu mỗi chuẩn biểu thị tần số lấy mẫu tín hiệu chói (fsa = 13,5 MHz), tuy không còn bằng bốn lần tần số sóng mang như trước (4fsc) Các con

số khác biểu thị tỷ lệ giữa tần số lấy mẫu tín hiệu hiệu màu so với tín hiệu chói 13,5 MHz là tần số duy nhất trong khoảng từ 12 MHz đến 14 MHz có giá trị

bằng một số nguyên lần tần số dòng cho cả hai tiêu chuẩn (525 và 625) và do vậy cho một số nguyên lần số mẫu đối với cả hai hệ Với tần số lấy mẫu 13,5 MHz, tín hiệu video số đã không còn bị phụ thuộc vào các tiêu chuẩn khác nhau của video tương tự [1,tr.166-168]

1.4.1 Mục đích của nén

Với công nghệ hiện nay, các thiết bị đều có dải thông nhất định Các dòng

số tốc độ cao yêu cầu dải thông vượt quá khả năng cho phép của thiết bị Một cách sơ bộ, nén là quá trình làm giảm tốc độ bit của các dòng dữ liệu tốc độ cao

mà vẫn đảm bảo chất lượng hình ảnh hoặc âm thanh cần truyền tải

1.4.2 Bản chất của nén

Khác với nguồn dữ liệu một chiều như nguồn âm, đặc tuyến đa chiều của nguồn hình ảnh cho thấy nguồn ảnh chứa nhiều sự dư thừa hơn các nguồn thông tin khác, đó là:

- Sự dư thừa về mặt không gian (Spatial redundancy): Các điểm ảnh kề nhau trong một mành có nội dung gần giống nhau

- Sự dư thừa về mặt thời gian (Temporal redundacy): Các điểm ảnh có cùng vị trí ở các mành kề nhau rất giống nhau

- Sự dư thừa về mặt cảm nhận của con người: Mắt người nhạy cảm hơn với các thành phần tần số thấp và ít nhạy cảm với thay đổi nhanh, tần số cao

Do vậy, có thể coi nguồn hình ảnh là nguồn có nhớ

Nén ảnh thực chất là quá trình sử dụng các phép biến đổi để loại bỏ đi các

sự dư thừa và loại bỏ tính có nhớ của nguồn dữ liệu, tạo ra nguồn dữ liệu mới

có lượng thông tin nhỏ hơn Đồng thời sử dụng các dạng mã hoá có khả năng tận dụng xác suất xuất hiện của các mẫu sao cho số lượng bit sử dụng để mã hoá một lượng thông tin nhất định là nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo chất lượng theo yêu cầu Nhìn chung quá trình nén và giải nén một cách dơn giản như sau:

- Biến đổi: Một số phép biến đổi và kỹ thuật được sử dụng để loại bỏ tính

có nhớ của nguồn dữ liệu ban đầu, tạo ra một nguồn dữ liệu mới tương đương chứa lượng thông tin ít hơn Ví dụ như kỹ thuật tạo sai số dự báo trong công nghệ DPCM hay phép biến đổi cosin rời rạc của công nghệ mã hoá chuyển đổi Các phép biến đổi phải có tính thuận nghịch để có thể khôi phục tín hiệu ban đầu nhờ phép biến đổi ngược

- Mã hoá: Các dạng mã hoá được lựa chọn sao cho có thể tận dụng được xác suất xuất hiện của mẫu Thông thường sử dụng mã RLC (Run Length Coding: mã hoá loạt dài) và mã VLC (Variable Length Coding): gắn cho mẫu

có xác suất xuất hiện cao từ mã có độ dài ngắn sao cho chứa đựng một khối lượng thông tin nhiều nhất với số bit truyền tải ít nhất mà vẫn đảm bảo chất lượng yêu cầu

1.4.3 Phân loại nén

Các thuật toán nén có thể phân làm hai loại: Nén không tổn thất (lossless compression) và nén có tổn thất (lossy compression) Thuật toán nén không tổn thất không làm suy giảm, tổn hao dữ liệu Do vậy ảnh khôi phục hoàn toàn chính xác với ảnh nguồn Các thuật toán nén có tổn thất chấp nhận loại bỏ một

số thông tin không quan trọng như các thông tin không quá nhạy cảm với cảm nhận của con người để đạt được hiệu suất nén cao hơn, do vậy ảnh khôi phục chỉ rất gần chứ không phải là ảnh nguyên thuỷ

Đối với nén có tổn thất chất lượng ảnh là một yếu tố vô cùng quan trọng, tuỳ theo yêu cầu ứng dụng mà các mức độ loại bỏ khác nhau được sử dụng cho các mức độ chất lượng theo yêu cầu

Việc sử dụng kỹ thuật số để truyền tín hiệu video đòi hỏi phải xác định tiêu chuẩn số của tín hiệu truyền hình, phương pháp truyền hình để có chất

lượng ảnh thu không kém hơn chất lượng ảnh truyền hình tương tự Có thể sử dụng các phương thức truyền dẫn sau cho tín hiệu truyền hình số:

1.5.1 Truyền qua cáp đồng trục

Để truyền tín hiệu video số có thể sử dụng cáp đồng trục cao tần Kênh

có thể có nhiễu làm ảnh hưởng đến chất lượng truyền và sai số truyền, ví dụ nhiễu nhiệt Ngược lại, nhiễu tuyến tính của kênh sẽ không xảy ra trong trường hợp truyền số với các thông số tới hạn

Để đạt được chất lượng truyền hình cáo, cáp chó chiều dài 2500km cần đảm bảo mức lỗi trên đoạn trung chuyển 10-11 – 10-10 Độ rộng kênh dùng cho tín hiệu video bằng khoảng 3/5 tốc độ bit của tín hiệu Độ rộng kênh phụ thuộc vào phương pháp mã hoá và phương pháp ghép kênh theo thời gian cho các tín hiệu cần truyền và rộng hơn nhiều so với độ rộng kênh truyền tín hiệu truyền hình tương tự

1.5.2 Truyền tín hiệu truyền hình số bằng cáp quang

Cáp quang có nhiều ưu điểm trong việc tuyền dãn tín hiệu số so với cáp đồng trục:

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

+ Độ suy hao thấp trên một đơn vị chiều dài

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

+ Thời gian trễ qua cáp quang thấp

Muốn truyền tín hiệu video bằng cáp quang phải sử dụng mã truyền thích hợp Để phát hiện được lỗi truyền ngừoi ta sử dụng thêm các bit kiểm tra chẵn

lẻ Mã sửa sai thực tế không sử dụng trong cáp quang vì độ suy giảm đường truyền nhỏ hơn 20dB, lỗi xuất hiện nhỏ và có thể bỏ qua được

1.5.3 Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh

Kênh vệ tinh khác với kênh cáp và kênh phát sóng trên mặt đất là có băng tần rộng và sự hạn chế công suất phát Khuếch đại công suất của các

Transpnder làm việc gần như bão hoà trong các điều kiện phi tuyến do đó sử dụng điều chế QPSK là tối ưu Các hệ thống truyền qua vệ tinh thường công tác ở dải tần số cỡ GHz Ví dụ băng Ku:

Đầu năm 1999, các hệ thống ATSC và DVB đã được ITU chấp nhận làm các tiêu chuẩn quốc tế về phát sóng truyền hình số trên mặt đất Hiện nay trên thế giới có ba tiêu chuẩn về truyền hình số trên mặt đất là: tiêu chuẩn ATSC ở Hàn quốc, Đài Loan, Canada và Mỹ, tiêu chuẩn ISDB-T ở Nhật Bản và tiêu chuẩn DVB-T ở Châu Âu, Autralia và New Zealand

1.6.1 Chuẩn ATSC

Hệ thống ATSC có cấu trúc dạng lớp, tương thích với mô hình OSI 7 lớp của mạng dữ liệu Mỗi lớp ATSC có thể tương thích với các ứng dụng khác cùng lớp ATSC sử dụng dạng thức gói MPEG-2 cho cả video, audio và dữ liệu phụ Các đơn vị dữ liệu co độ dài cố định phù hợp với sửa lỗi, ghép dòng chương trình, chuyển mạch, đồng bộ, nâng cao tính linh hoạt và tương thích với dạng thức ATM Tốc độ bit truyền tải 20Mbps cấp cho một kênh đơn HDTV hoặc một kênh truyền hình chuẩn đa chương trình

Chuẩn ATSC cung cấp cho hai mức: Truyền hình phân giải cao (HDTV)

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

là theo MPEG-2 ATSC có một số đặc điểm cơ bản sau:

Bảng 1.3 Đặc điểm cơ bản của ATSC

Nén ảnh theo MPEG-2, từ MP@ML tới MP@HL

trình, thông tin hệ thống, dữ liệu truyền tải tới computer)

tải MPEG-2

Phương pháp điều chế VSB của tiêu chuẩn ÁTC bao gồm hai loại chính: Một loại dành cho phát sóng mặt đất (8-VSB) và một loại dành cho truyền dữ liệu qua cáp tốc độ cao (16-VSB) Cả hai đều sử dụng mã Reed Solomon, tín hiệu pilot và đồng bộ từng đoạn dữ liệu

1.6.2 Chuẩn ISDB-T

Hệ thống chuyên dụng cho phát thanh truyền hình số mặt đất đã được hiệp hội ARIB đưa ra và được hội đồng công nghệ viễn thông của Bộ thông tin bưu điện (MPT) thông qua như một bản dự thảo tiêu chuẩn cuối cùng ở Nhật Bản Bảng thông số kỹ thuật dưới đây môt tả chi tiết hệ thống truyền hình số mặt đất sử dụng mạng đa dịch vụ (ISDB-T) Hệ thống này có thể truyền dẫn các chương trình truyền hình, âm thanh hoặc dữ liệu tổng hợp ISDB-T sử dụng tiêu chuẩn mã hoá MPEG-2 trong quá trình nén và ghép kênh Hệ thống sử dụng phương pháp ghép đa tần trực giao OFDM cho phép truyền đa chương trình phức tạp với các điều kiện thu khác nhau, truyền dẫn phân cấp, thu di động,… các sóng mang thành phần được điều chế QPSK, DQPSK, 16QAM

hoặc 64QAM Chuẩn ISDB-T có thể sử dụng cho các kênh truyền có độ rộng 6,7 hay 8MHz

Bảng 1.4: Các thông số truyền dẫn ISDB-T cho kênh truyền 8MHz

1.6.3 Chuẩn DVB

DVB (Digital Video Broadcasting) là một tổ chức gồm trên 200 thành viên của hơn 30 nước nhằm phát triển kỹ thuật phát số trong toàn châu Âu và cho các khu vực khác Tổ chức DVB phân ra nhiền phân ban, trong đó có các phân ban chính:

Số biểu trưng trong một

Khoảng thời gian tích cực

DVB-S – Phát triển kỹ thuật truyền số qua vệ tinh: Hệ thống DVB-S sử dụng phương pháp điều chế QPSK mỗi sóng mang cho một bộ phát đáp Tốc

độ bit truyền tải tối đa 38,1 Mbps Bề rộng băng thông mỗi bộ phát đáp từ 36 đến 54 MHz

DVB-C – Phát triển phát số qua cáp: Sử dụng các kênh cáp có độ rộng băng thông từ 7 đến 8 MHz và phương pháp điều chế 64QAM (64 Quadratue Amplitude Modulation) DVB-C có mức SNR (tỷ số Signal/Noise) cao và điều biến ký sinh (Intermodulation) thấp Tốc độ lớp truyền tải MPEG-2 tối đa là 38,1 Mbps

DVB-T – Phát triển mạng truyền hình số mặt đất: Với việc phát minh ra điều chế ghép đa tần trực giao (COFDM) sử dụng cho phát thanh số (DAB) và phát hình số mặt đất (DVB) đã được rất nhiều quốc gia sử dụng phương thức này Tốc độ tối đa 27,14 Mbps (ứng với dải thông cao tần 8MHz)

Trong nhiều năm trở lại đây, truyền hình số đã trở thành đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học và nhiều tổ chức trên thế giới Cùng với sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ chế tạo các vi mạch tổ hợp cao, công nghệ cao, tốc độ cao, đáp ứng yêu cầu làm việc với thời gian thực, công nghệ truyền hình đã có những tiến bộ vượt bậc Truyền hình số mặt đất có những ưu điểm vượt trội so với truyền hình tương tự, giúp cho việc tiết kiệm đầu tư và chi phí vận hành, một điều đáng được quan tâm nữa là chất lượng chương trình trung thực, ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu đường truyền, tránh được hiện tượng bóng hình thường gặp như truyền hình tương tự

Chuyển sang phát hình số với những ưu điểm nổi trội hiển nhiên là vấn đề cấp bách và có ý nghĩa thực tiễn cao đối với Việt Nam trong giai đoạn hiện nay Nhận thức được những ưu điểm vượt trội của truyền hình số và tính tất yếu của việc truyền hình tương tự sẽ nhường chỗ cho truyền hình số, từ năm 1997 Đài truyền hình Việt Nam đã nghiên cứu về truyền hình số và khả năng ứng dụng

của nó, năm 1998 đã triển khai nghiên cứu dự án về lộ trình phát triển truyền hình số ở Việt Nam Và đến nay đã được triển khai dần tại các tỉnh, thành phố lớn để đến mục tiêu năm 2020 sẽ bỏ hoàn toàn truyền hình tương tự ở Việt Nam

Chương 2 TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU

ÂU (DVB-T)

Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn châu Âu DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial) được tiêu chuẩn hoá vào năm 1997 do Viện tiêu chuẩn truyền thông châu Âu (ESTI: European Telecommunication Standards Institute) Hiện nay tiêu chuẩn này đã được các nước châu Âu và nhiều nước khác trên thế giới thừa nhận Năm 2001 Đài truyền hình Việt Nam đã quyết định chọn nó làm tiêu chuẩn để phát sóng cho truyền hình mặt đất trong những năm tới DVB là sơ đồ truyền dựa trên tiêu chuẩn MPEG-2, là một phương pháp phân phối từ một điểm tới nhiều điểm video và audio số chất lượng cao

có nén Nó là sự thay thế có tăng cường tiêu chuẩn truyền hình quảng bá tương

tự vì DVB cung cấp phương thức truyền dẫn linh hoạt để phối hợp video, audio

và các dịch vụ dữ liệu Trong truyền hình số mặt đất không thể sử dụng phương pháp điều chế đơn sóng mang được vì hiện tượng đa đường sẽ làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến chỉ tiêu kĩ thuật của truyền sóng mang đơn tốc độ cao vì lý

do này OFDM đã được sử dụng cho tiêu chuẩn truyền hình mặt đất DVB-T Tiêu chuẩn này mô tả hệ thống truyền dẫn cho truyền hình số mặt đất, xác định

hệ thống điều chế, mã hóa kênh dùng cho các dịch vụ truyền hình số mặt đất nhiều chương trình như: LDTV / SDTV / EDTV / HDTV

- Tiêu chuẩn mô tả chung hệ thống cơ bản của truyền hình số mặt đất

- Tiêu chuẩn xác định các yêu cầu chỉ tiêu chung và các đặc điểm của hệ thống cơ bản, mục đích để đạt được chất lượng dịch vụ

- Tiêu chuẩn xác định tín hiệu được điều chế số để cho phép việc tương thích giữa các phần thiết bị được sản xuất bởi các nhà sản xuất khác nhau Đạt được điều này bằng cách mô tả chi tiết tín hiệu xử lý ở phía các module, trong

khi đó thì việc xử lý ở các máy thu là để mở cho các giải pháp thực hiện khác nhau

2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống truyền hình số mặt đất

Từ hình 2.1, quá trình phát sóng truyền hình mặt đất bao gồm những thành phần chính sau:

- Biến đổi tín hiệu Video và Audio thành các dữ liệu số

- Mã hóa nguồn dữ liệu số (source coding) thực hiện nén số ở các tỷ số nén khác nhau Việc nén được thực hiện bằng bộ mã hóa MPEG-2 Việc mã hóa được thực hiện rất phức tạp dựa trên cơ sở nhiều khung hình ảnh chứa nhiều thông tin với sự sai khác rất nhỏ do đó MPEG làm việc bằng cách chỉ gửi đi những sự thay đổi này và dữ liệu lúc này có thể giảm từ 100 đến 200 lần Với Audio cũng như vậy, việc nén dựa trên nguyên lý tai người khó phân biệt được

âm thanh trầm nhỏ so với âm thanh lớn khi chúng có tần số lân cận nhau và những bit thông tin của âm thanh trầm này có thể bỏ đi và không được sử dụng

Mã hóa nguồn chỉ liên quan đến các đặc tính của nguồn Phương tiện truyền phát không ảnh hưởng gì đến mã hóa nguồn

- Gói và đa hợp Video, Audio và các dữ liệu phụ vào một dòng dữ liệu, ở đây là dòng truyền tải MPEG-2

- Điều chế tín hiệu phát sóng bằng dòng dữ liệu Quá trình này bao gồm

cả mã hóa truyền dẫn, mã hóa kênh và các kỹ thuật hạ thấp xác suất lỗi, chống lại các suy giảm chất lượng do fading, tạp nhiễu

- Thu: mở gói, giải mã, hiển thị hình và đưa tiếng ra máy thu [1,tr.419]

2.1.2 Hệ thống thu, phát truyền hình số mặt đất

Hình 2.2 Sơ đồ khối chức năng hệ thống phát hình số mặt đất

Hình 2.2 là sơ đồ khối của một hệ thống phát hình số mặt đất Các tín hiệu hình ảnh, âm thanh sẽ qua một loạt quá trình xử lý để cuối cùng tại đầu ra anten cũng vẫn là tín hiệu cao tần phát đi nhưng những tính năng ưu việt của truyền

hình số mặt đất lại hoàn toàn được thể hiện trong các quá trình xử lý này Các khối nét đứt trên hình sẽ có khi cấu hình hệ thống dùng cho điều chế phân cấp Khối Splitter (bộ tách) phân chia dòng dữ liệu thành 2 luồng với những mức ưu tiên khác nhau, tốc độ bit và tỷ lệ mã hoá khác nhau, có ý nghĩa là khả năng chống lỗi của từng dòng bit là khác nhau Sơ đồ chung cho ta thấy một hệ thống máy phát chủ yếu sẽ gồm phần điều chế OFDM và phần mã hoá sửa lỗi Cụ thể chức năng của các khối như sau:

a Phần ghép kênh và mã hoá nguồn dữ liệu MPEG-2

Các tín hiệu đầu vào gồm hình ảnh, âm thanh và các dữ liệu phụ sẽ số hóa nhờ khối ghép kênh và mã hóa nén MPEG-2 Đầu ra của khối này sẽ là dòng truyền tải MPEG-2 (dòng dữ liệu số) với tốc độ bit nhất định đưa vào máy phát Đây là quá trình số hóa tín hiệu

b Khối mã hoá phân tán năng lượng và phối hợp ghép kênh

Để đảm bảo cho việc truyền dẫn không có lỗi, dòng dữ liệu TS đến từ khối nén sẽ được ngẫu nhiên hóa Các gói dữ liệu này đầu tiên được nhận dạng bởi chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS Mục đích của quá trình này là phân tán năng lượng trong phổ tín hiệu số và xác định số nhị phân thích hợp (loại bỏ các chuỗi dài

“0” và “1”), đồng thời đây cũng được xem là quá trình phối hợp để ghép kênh truyền tải

c Khối mã ngoại và ghép xen ngoài (Outer encoder and interleaver) Dòng dữ liệu sau khi đã được ngẫu nhiên hóa sẽ tiếp tục được xử lý tại khối mã ngoại và ghép xen ngoại Sở dĩ gọi là “ngoại” vì việc xử lý ở đây là theo byte, còn mã nội và ghép xen nội là xử lý theo “bit” Bộ mã ngoại sử dụng

mã Reed- Solomon RS (204, 188, t=8) để mã hóa dữ liệu đã được ngẫu nhiên hóa nhằm tạo ra các gói dữ liệu đã được bảo vệ lỗi Do được mã hóa theo mã

RS (204, 188, t=8) nên mỗi gói dữ liệu sẽ được thêm 16 byte sửa lỗi và nó có khả năng sửa tới 8 lỗi trong một gói Việc ghép ngoại chính là ghép các byte

với một chu kỳ ghép quy định trước, thường độ sâu ghép l=12 Đây cũng là việc nhằm giảm tính phụ thuộc thống kê của lỗi

d Khối mã nội (Inner encoder)

Đây là quá trình mã hóa tiếp theo nhưng việc mã sẽ chi tiết đến từng bit Thông số mã hóa ở đây chính là tỷ lệ mã hóa n/m (1/2, 2/3, 3/4, ) Nghĩa là

cứ m bit truyền đi thì chỉ có n bit mang thông tin, các bit còn lại là để sửa lỗi

e Khối ghép xen nội (Inner Interleaver)

Dữ liệu đến đây sẽ được tráo hoàn toàn theo từng bit, thông tin sẽ rất khác

so với ban đầu Quá trình này để giảm thiểu lỗi đến mức tối đa

f Các khối điều chế tín hiệu (Mapper, Frame Adaptation, OFDM,…) Đây là quá trình xử lý phức tạp nhất, nhưng về nguyên lý ta có thể hiểu như sau: Dữ liệu sau khi đã hoàn thành mã sửa lỗi sẽ được ánh xạ lên chòm sao điều chế (khối mapper) và sau khi thêm các pilot đồng bộ, các dữ liệu sẽ được đưa lên các sóng mang và tất nhiên là có rất nhiều sóng mang Việc chèn thêm các khoảng bảo vệ sẽ được thực hiện nhằm tối ưu hóa tính ưu việt của truyền hình số

g Khối D/A

Thực ra đây không phải là biến đổi Digital/Analog thuần túy thông thường Mà đó là quá trình hoàn chỉnh hàng ngàn sóng mang để đảm bảo việc phát tín hiệu lên anten Hệ thống DVB-T có thể hoạt động trong băng tần 8MHz, 7MHz và 6MHz, chủ yếu chỉ khác nhau ở tần số clock của hệ thống và một số thông số liên quan đến tần số clock sẽ phải tính lại Sơ đồ cấu trúc, các nguyên tắc mã, sự sắp xếp, ghép xen được giữ nguyên, chỉ có tốc độ thông tin của hệ thống sẽ giảm theo hệ số 7/8 hoặc 6/8

- Truyền hình số mặt đất sử dụng nguyên lý ghép đa tần trực giao có mã (COFDM) Ghép đa tần trực giao (OFDM) được thực hiện tiếp nối theo sau quá trình mã hóa kênh (Channel Coding)

- Ghép kênh phân chia tần số (FDM) là cơ sở của ghép đa tần trực giao OFDM Dòng truyền tải nối tiếp MPEG-2 đầu vào được chuyển đổi thành n dòng bit song song, với n phù hợp với số lượng sóng mang Những dòng bit song song này sẽ được ánh xạ lên những sóng mang riêng rẽ, những sóng mang trên kênh truyền mà các sóng mang kế cận không gây can nhiễu sang nhau Những sóng mang riêng rẽ được điều chế QPSK, 16QAM hoặc 64QAM

- Mã hóa kênh cần thiết cho việc truyền tải dữ liệu chống lỗi sai trên đường truyền do tác động của nhiễu Mã hóa kênh gồm hai phần chính: Khối mã ngoài (Outer Coder) nhằm kiểm soát sửa loạt lỗi sai xảy ra có chiều dài xác định, khối

mã hóa trong (Inner Coder) nhằm kiểm soát sửa và báo lỗi cho một loạt lỗi sai

có chiều dài lớn hơn chiều dài lỗi quy định

- Mã ngoài sử dụng mã Reed-Solomon RS (188, 204), ghép xen ngoài (Outer Interleave) có chiều sâu l=12 bytes, giống như truyền hình vệ tinh và truyền hình cáp Mã trong sử dụng mã vòng xoắn giống như truyền hình vệ tinh với các tỷ lệ mã hóa khác nhau

- Khoảng bảo vệ mềm dẻo cho phép thiết kế hệ thống với nhiều cấu hình khác nhau như: Mạng đơn tần diện rộng hoặc máy phát đơn lẻ, đảm bảo việc

sử dụng tối đa băng tần

- Để thích ứng với các tốc độ truyền dẫn khác nhau, kỹ thuật OFDM có hai chọn lựa về số lượng sóng mang, ba sơ đồ điều chế là QPSK, 16QAM và 64QAM Khoảng bảo vệ khác nhau cho phép làm việc với mạng đơn tần nhỏ

và lớn

- Trong điều kiện xác định, việc thu chương trình truyền hình từ một số máy phát hoạt động trên cùng một tần số là rất có lợi, tất nhiên các máy phát này đều truyền tải một chương trình truyền hình được đồng bộ chặt chẽ tạo nên mạng đơn tần

- Hệ thống cũng cho phép hai mức mã kênh và điều chế phân cấp Trong trường hợp này sơ đồ khối của hệ thống có thêm phần các khối vẽ nét đứt như trên hình vẽ 2.2 Bộ chia chia dòng tín hiệu đầu vào thành hai dòng tín hiệu có

độ ưu tiên thấp Hai dòng bit này được phân bố trên biểu đồ chòm sao bởi khối Mapper

- Để đảm bảo có thể dùng máy thu đơn giản thu được tín hiệu phân cấp này, hệ thống chỉ sử dụng mã kênh và điều chế phân cấp mà không dùng mã nguồn phân cấp Theo phương thức này, một chương trình truyền hình được truyền đồng thời dưới hai dạng: Tốc độ bit thấp với độ phân giải thấp và dạng thứ hai là tốc độ bit cao với độ phân giải cao hơn Trong cả hai trường hợp, máy thu chỉ cần một bộ bao gồm các khối chức năng ngược lại với máy phát: Khối giải ghép xen trong, giải mã hóa trong, giải ghép xen ngoài, giải mã hóa ngoài và giải ghép kênh Máy thu chỉ cần có thêm chức năng phân tách dòng bit được chọn từ sự phân bố trong biểu đồ sao

- Điều chế phân cấp cho phép truyền song song các chương trình khác nhau với mức độ sửa lỗi khác nhau và vùng phủ sóng khác nhau

- Để tránh nhiễu do sóng phản xạ hoặc do các máy phát liền kề trong mạng đơn tần, khoảng bảo vệ được xen vào giữa các symbol nằm phía sau và làm tăng tỷ số lỗi Như vậy, độ dài khoảng bảo vệ sẽ phụ thuộc vào độ lớn của vùng phủ sóng Hay nói cách khác, khoảng cách bảo vệ giữa các đài phát kế cận sẽ quyết định độ dài của khoảng bảo vệ Ví dụ với mạng đơn tần lớn, khoảng bảo