Hệ thống truyền hình trên thế giới và khả năng phát triển ở việt nam

DIBEG Digital broadcasting Exper’s Group Nhóm chuyên gia phát sóng số DFT Discrete Fourier Transform Chuyển đổi Fourier rời rạc DVB Digital Video Broadcasting Quảng bá truyền hình số D

HOÀNG THỌ HIẾN

LUẬN VĂN TRUYỀN HÌNH SỐ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

HÀ NỘI – 2010

Trong quá trình thực hiện đề tài luận văn: Hệ thống truyền hình trên thế giới

và khả năng phát triển ở Việt Nam Tôi đã thực hiện đúng qui trình thực hiện trong thời gian làm luận văn

Trong quá trình nghiên cứu làm đề tài, tôi đã sưu tầm và sử dụng một số tài liệu trong nước đã được xuất bản, và một số tài liệu theo tiêu chuẩn của ITU cũ và mới nhất đã được thông qua trong những năm gần đây, cùng với một số bài báo và các tạp chí trong và ngoài nước

Để cập nhật thông tin mới phục vụ tốt cho phương hướng phát triển công nghệ mới tôi đã sử dụng các thông tin trên các trang Web như: www.vtc.com.vn, www.vinasat1.com.vn,www.dvb.org/dvb-worldwide, www.dvb-deployment-data-09 Tôi không sử dụng sao chép vi phạm qui định đề ra ví dụ như: Sao chép các luận văn cũ, sao chép các thông tin không có tính đích thực không được công bố Trên đây là lời cam đoan của tôi, nếu tôi vi phạm tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ và khoa, viện đào tạo sau đại học

Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2010

Tác giả luận văn

Hoàng Thọ Hiến

Phần I CÁC TIÊU CHUẨN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ TRÊN THẾ

GIỚI Error! Bookmark not defined

Chương 1 HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH HIỆN NAY SO VỚI HỆ THỐNG

TRUYỀN HÌNH TRƯỚC ĐÓ Error! Bookmark not defined

1.1 So sánh hệ thống truyền hình trước đó và truyền hình hiện nayError! Bookmark not defined 1.1.1 Lưu trữ tín hiệu Error! Bookmark not defined

1.1.2 Số lượng chương trình Error! Bookmark not defined

1.1.3 Tỷ lệ tín hiệu/ tạp âm (signal/Noise) Error! Bookmark not defined

1.1.4 Méo phi tuyến Error! Bookmark not defined

1.1.5 Chồng phổ Error! Bookmark not defined

1.1.6 Giá thành và độ phức tạp Error! Bookmark not defined

1.1.7 Xử lý tín hiệu Error! Bookmark not defined

1.1.8 Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênhError! Bookmark not defined 1.1.9 Hiệu ứng Ghosts ( bóng ma) Error! Bookmark not defined

1.1.10 Các tín hiệu đỉnh trong điều chế Error! Bookmark not defined

1.1.11 Một số ưu điểm khác của hệ thống truyền hình sốError! Bookmark not defined 1.2 So sánh các hệ thống truyền dẫn truyền hình số Error! Bookmark not defined

1.2.1 Đối với truyền hình số qua vệ tinh Error! Bookmark not defined

1.2.2 Đối với truyền hình số cáp Error! Bookmark not defined

1.2.3 Đối với truyền hình số mặt đất Error! Bookmark not defined

1.3 So sánh các hệ thống truyền hình số mặt đất: ATSC, DVB-T, ISDB-TError! Bookmark not de 1.3.1 Tiêu chuẩn ATSC Error! Bookmark not defined

1.3.2 Tiêu chuẩn ISDB-T Error! Bookmark not defined

1.3.3 Tiêu chuẩn DVB-T Error! Bookmark not defined

Chương 2 CÁC TIÊU CHUẨN HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN THẾ GIỚIError! Bookmark not d

2.1 Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn ATSC (Advanced Television Systems

Committee) Error! Bookmark not defined

2.1.3 Kết luận Error! Bookmark not defined

2.2 Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn ISDB (Integrated Service Digital

Broadcasting) Error! Bookmark not defined

2.2.1 Giới thiệu về ISDB Error! Bookmark not defined

2.2.2 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ISDB-TError! Bookmark not defined

2.2.3 Tiêu chuẩn truyền hình số vệ tinh ISDB-S (Integrated Service Digital

Broadcasting- Satellite) Error! Bookmark not defined

2.3 Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn DVB (Digital Video Broadcasting)Error! Bookmark no

2.3.1 Giới thiệu chung Error! Bookmark not defined

2.3.2 Đặc điểm của các hệ thống DVB Error! Bookmark not defined

2.3.3 Tiêu chuẩn hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S [8]Error! Bookmark not defined 2.3.5 Tiêu chuẩn truyền hình số vệ tinh DVB-S2Error! Bookmark not defined

2.3.6 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-TError! Bookmark not defined

2.3.7 Truyền hình số mặt đất DVB-T2 Error! Bookmark not defined

2.3.8.Truyền hình số DVB – H Error! Bookmark not defined

2.3.9.Truyền hình số cáp DVB - C (Digital Video Broadcasting- Cable)Error! Bookmark not

2.4 Đánh giá hiện trạng của các hệ thồng truyền hình số trên thế giớiError! Bookmark not defined

Phần II QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ Ở VIỆT NAMError! Bookmark not def

Chương 3 THỰC TIỄN TRIỂN KHAI CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐError! Bookmark not defin

Ở VIỆT NAM Error! Bookmark not defined

3.1 Truyền hình số mặt đất DVB-T Error! Bookmark not defined

3.1.1 Lý do Việt Nam chọn hệ thống truyền hình số theo tiêu chuẩn DVBError! Bookmark n 3.1.2 Quá trình phát triển của truyền hình số mặt đất ở Việt NamError! Bookmark not define 3.2 Truyền hình số qua cáp hiện nay Error! Bookmark not defined

3.3 Truyền hình số vệ tinh DVB-S Error! Bookmark not defined

3.3.1 Giới thiệu lịch sử phát triển truyền hình số vệ tinh của Việt NamError! Bookmark not d 3.3.2 Truyền hình vệ tinh của Việt Nam hiện nay.Error! Bookmark not defined

3.4.2.Dịch vụ truyền hình IPTV hiện nay Error! Bookmark not defined

3.5 Truyền hình số di động DVB-H Error! Bookmark not defined

Chương 4 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ Ở VIỆT

NAM Error! Bookmark not defined

4.1 Quy hoạch truyền dẫn, phát sóng phát thanh-Truyền hình đến năm 2020Error! Bookmark not defined 4.2 Một số phương án quy hoạch tần số khu vực đồng bằng bắc bộError! Bookmark not defined.

4.2.1 Mục tiêu (nguồn bộ thông tin và truyền thông)Error! Bookmark not defined

4.2.2 Nguyên tắc quy hoạch Error! Bookmark not defined

4.2.3 Các tham số đầu vào quy hoạch Error! Bookmark not defined

4.2.4 Phương án quy hoạch tần số Error! Bookmark not defined

4.3 Phương án để thiết kế hệ thống mạng đơn tần (SFN) cho khu vực Bắc BộError! Bookmark no 4.3.1 Đặc điểm của mạng đơn tần SFN Error! Bookmark not defined

4.3.2 Mạng truyền dẫn phát sóng kỹ thuật số mặt đất đơn tần Bắc BộError! Bookmark not de 4.4 Xu hướng áp dụng công nghệ mới ở Việt Nam Error! Bookmark not defined

4.4.1 Giới thiệu về truyền hình 3D Error! Bookmark not defined

4.4.2.Các phương pháp xử lý tín hiệu trong truyền hình 3DError! Bookmark not defined

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined

1 Những kết quả đã đạt được Error! Bookmark not defined

2 Những kiến nghị Error! Bookmark not defined

3 Hướng nghiên cứu, phát triển đề tài Error! Bookmark not defined

TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined

A

AAC Advanced Audio Coding Mã hóa âm thanh tối ưu

AC-3 Dolby AC-3 audio coding Mã hóa âm thanh AC-3

ACI Adjacent Channel Interference Nhiễu kênh liền kề

ACM Adaptive Coding and Modulation Mã hóa và điều chế thích nghi

16APSK 16-ary Amplitude and Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha và biên độ 16

mức 32APSK 32-ary Amplitude and Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha và biên độ 32

mức AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu trắng gaussian

ATSC Advance Television Standards Committee Ủy ban truyền hình tiên tiến

AVC Advanced Video Coding Mã hóa video tiên tiến

ASI Asynchronous Serial Interface Giao diện tuần tự không đồng bộ

B

BICM Bit Interleaved Coding and Modulation Mã hóa và điều chế các bit xen kẽ

BSS Broadcasting Satellite Service Dịch vụ truyền hình vệ tinh

BER Bit Error Ratio Tỷ lệ lỗi bít

C

C/N Carrier to noise ratio Tỷ số tín/ tạp

CATV Community Antenna(cable) Television Truyền hình cáp

CBR Constant Bit Rate Tốc độ bít không thay đổi

CCM Constant Coding and Modulation Điều chế và mã hóa không đổi

CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh

CRC Cyclic Redundancy Check Mã vòng kiểm tra

D

DAB Digital Audio Broadcasting Phát thanh số

DCT Discrete Cosine Transform Biến đổi cosine rời rạc

DIBEG Digital broadcasting Exper’s Group Nhóm chuyên gia phát sóng số

DFT Discrete Fourier Transform Chuyển đổi Fourier rời rạc

DVB Digital Video Broadcasting Quảng bá truyền hình số

DNP Deleted Null Packets Xóa gói rỗng

DSNG Digital Satellite News Gathering Thu thập tin tức qua vệ tinh số

DTH Direct To Home Truyền hình trực tiếp tới hộ gia đình DTTB Digital Terrestrial Television broadcasting Truyền hình số phát sóng mặt đất DVD Digital Versatile Disc Đầu đĩa đa năng kỹ thuật số

DVB-S Digital Video Broadcasting- Satellite Truyền hình số qua vệ tinh

DVB-C Digital Video Broadcasting- Cable Truyền hình số qua cáp

DVB-H Digital Video Broadcasting -Handheld Truyền hìn số di động

DVB-T Digital Video Broadcasting -Terrestrial Truyền hình số mặt đất

E

EAV End of Active Video Kết thúc tín hiệu video tích cực

EDTV Enhanced Definition TeleVision Hệ truyền hình có độ phân giải cao EBU European Broadcasting Union Hiệp hội phát thanh truyền hình châu

Âu ECM Entitlement Control Message Bảng tin điều khiển cấp phép

ETSI European Telecommunications Standards

Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu

EIRP Effective Isotropic Radiated Power Công suất bức xạ đẳng hướng hiệu dụng

F

FEC Forward Error Correction Mã sửa lỗi trước

FIR Finite Impulse Response Đáp ứng xung hữu hạn

FSK Frequency Shift Keying Khóa dịch tần

FSS Fixed Satellite Service Dịch vụ vệ tinh cố định

FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh

FIFO First-In, First-Out shift register Vào trước, ra trước

H

HP High Priority Ưu tiên cao

HE-AAC High Efficiency AAC Hiệu suất cao AAC

HFC Hybrid Fibre Coax Mạng cáp lai

I

IBO Input Back Off Dự phòng đầu vào

IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi fourier ngược nhanh

IMUX Input Multiplexer Ghép kênh đầu vào

ISO International Standards Organisation Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ

ISDB Integrated Services Digital Broadcasting Tiêu chuẩn truyền hình số của Nhật

IS Interactive Services Dịch vụ tương tác

ISCR Input Stream Clock Reference Tham khảo đồng hồ dòng đầu vào

ISI Input Stream Identifier Nhận dạng dòng đầu vào

ISSY Input Stream Synchronizer Đồng bộ hóa dòng đầu vào

ISSYI Input Stream Synchronizer Indicator Chỉ thị đồng bộ hóa dòng đầu vào

L

LDPC Low Density Parity Check Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp

LNB Low Noise Block Bộ lọc nhiễu thấp

LSB Least Significant Bit Bít nhỏ nhất

LDTV Limited Definition TeleVision Truyền hình độ phân giải giới hạn

M

MATV Master Antenna Television Truyền hình anten chung

MIS Multiple Input Stream Dòng đầu vào ghép kênh

MPE Multi-Protocol Encapsulation Tổng hợp đa giao thức

MSB Most Significant Bit Bít lớn nhất

MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia nghiên cứu ảnh động

MMDS Multichannel, Multipoint Distribution

System

Hệ thống phân tán đa kênh, đa điểm

NBC Non-Backwards-Compatible Không tương thích ngược

NPD Null-Packet Deletion Xóa gói rỗng

NIT Network Information Table Bảng thông tin mạng

NVOD Near Video On Demand Hình ảnh theo yêu cầu

O

OMUX Output Multiplexer Ghép đầu ra

OFDM Orthogonal Frequency Division

PAPR Peak to Average Power Ratio Công suất đỉnh

PRBS Pseudo-Random Binary Sequence Chuỗi giả ngẫu nhiên nhị phân

PES Packetised Elementary Stream Dòng cơ bản đóng gói

PER Packet Error Rate Tốc độ sửa lỗi gói

PLL Phase-Locked Loop Vòng khóa pha

PLP Physical Layer Pipe Lớp vật lý riêng lẻ

PCR Program Clock Reference Tham khảo đồng hồ chương trình PDC Programme Delivery Control Điều khiển truyền chương trình

PID Packet IDentifier Nhận dạng gói

PIL Programme Identification Label Nhãn nhận dạng chương trình

PMT Program Map Table Bảng bản đồ chương trình

PSI Program Specific Information Thông tin đặc tả chương trình

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch điện thoại công

cộng PSK Phase Shift Keying Khóa dịch pha

8PSK 8-ary Phase Shift Keying Khóa dịch pha 8 mức

QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc

QEF Quasi Error Free Hầu như không có lỗi

QPSK Quaternary Phase Shift Keying Điều chế dịch pha vuông góc

R

RDS Radio Data System Hệ thống dữ liệu vô tuyến

S

SD Standard Definition(Video) Độ phân giải theo tiêu chuẩn

SDT Service Description Table Bảng mô tả dịch vụ

SDTV Standard Definition TeleVision Truyền hình theo tiêu chuẩn

SNG Satellite News Gathering Cổng tin tức truyền hình vệ tinh

SOF Start Of Frame Khởi động của khung

SFN Single Frequency Network Mạng đơn tần

SI Service Information Thông tin về dịch vụ

SIT Selection Information Table Bảng thông tin lựa chọn

SMATV Satellite Master Antenna Television Hệ thống thu truyền hình vệ tinh bằng

anten chung

SMI Storage Media Interoperability Khản năng cộng tác phương tiện thông

tin đại chúng STS Synchronization Time Stamp Nhãn đồng bộ thời gian

T

TDT Time and Date Table Bảng ngày, giờ

TDM Time Division Multiplex Đa thành phần phân chia theo thời gian T- DMB Terrestrial digital multimedia broadcasting Mạng đa phương tiện truyền hình số

mặt đất TPS Transmission Parameter Signalling Báo hiệu tham số truyền dẫn

TSDT Transport Stream Description Table Bảng mô tả dòng truyền tải

control

U

UECP Universal Encoder Communication Protocol Giao thức truyền thông mã hóa phổ biến

UTC Universal Time Co-ordinated Phối hợp thời gian chung

UPL User Packet Length Chiều dài gói dữ liệu sử dụng

V

VCM Variable Coding and Modulation Mã hóa và điều chế thay đổi

VLC Variable Length Coding Mã độ dài thay đổi

VPS Video Programme System Hệ thống chương trình Video

G

GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu

GSE Generic Stream Encapsulation Dòng tổng hợp

Phần I CÁC TIÊU CHUẨN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ TRÊN THẾ

GIỚI 3

Chương 1 HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH HIỆN NAY SO VỚI HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRƯỚC ĐÓ 3

1.1 So sánh hệ thống truyền hình trước đó và truyền hình hiện nay 3

1.1.1 Lưu trữ tín hiệu 3

1.1.2 Số lượng chương trình 4

1.1.3 Tỷ lệ tín hiệu/ tạp âm (signal/Noise) 5

1.1.4 Méo phi tuyến 6

1.1.5 Chồng phổ 6

1.1.6 Giá thành và độ phức tạp 6

1.1.7 Xử lý tín hiệu 6

1.1.8 Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh 7

1.1.9 Hiệu ứng Ghosts ( bóng ma) 7

1.1.10 Các tín hiệu đỉnh trong điều chế 8

1.1.11 Một số ưu điểm khác của hệ thống truyền hình số 8

1.2 So sánh các hệ thống truyền dẫn truyền hình số 8

1.2.1 Đối với truyền hình số qua vệ tinh 9

1.2.2 Đối với truyền hình số cáp 10

1.2.3 Đối với truyền hình số mặt đất 11

1.3 So sánh các hệ thống truyền hình số mặt đất: ATSC, DVB-T, ISDB-T 12

1.3.1 Tiêu chuẩn ATSC 12

1.3.2 Tiêu chuẩn ISDB-T 13

1.3.3 Tiêu chuẩn DVB-T 14

Chương 2 CÁC TIÊU CHUẨN HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN THẾ GIỚI 16

2.1 Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn ATSC (Advanced Television Systems Committee) 16

2.1.3 Kết luận 21

2.2 Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn ISDB (Integrated Service Digital Broadcasting) 21

2.2.1 Giới thiệu về ISDB 21

2.2.2 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ISDB-T 22

2.2.3 Tiêu chuẩn truyền hình số vệ tinh ISDB-S (Integrated Service Digital Broadcasting- Satellite) 25

2.3 Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn DVB (Digital Video Broadcasting) 26

2.3.1 Giới thiệu chung 26

2.3.2 Đặc điểm của các hệ thống DVB 27

2.3.3 Tiêu chuẩn hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S [8] 27

2.3.5 Tiêu chuẩn truyền hình số vệ tinh DVB-S2 30

2.3.6 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T 41

2.3.7 Truyền hình số mặt đất DVB-T2 49

2.3.8.Truyền hình số DVB – H 55

2.3.9.Truyền hình số cáp DVB - C (Digital Video Broadcasting- Cable) 58

2.4 Đánh giá hiện trạng của các hệ thồng truyền hình số trên thế giới 64

Phần II QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ Ở VIỆT NAM 67

Chương 3 THỰC TIỄN TRIỂN KHAI CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ 67

Ở VIỆT NAM 67

3.1 Truyền hình số mặt đất DVB-T 67

3.1.1 Lý do Việt Nam chọn hệ thống truyền hình số theo tiêu chuẩn DVB 67

3.1.2 Quá trình phát triển của truyền hình số mặt đất ở Việt Nam 68

3.2 Truyền hình số qua cáp hiện nay 70

3.3 Truyền hình số vệ tinh DVB-S 70

3.3.1 Giới thiệu lịch sử phát triển truyền hình số vệ tinh của Việt Nam 70

3.3.2 Truyền hình vệ tinh của Việt Nam hiện nay .71

3.4 Truyền hình Qua mạng IPTV ở Việt Nam 72

3.5 Truyền hình số di động DVB-H 75

Chương 4 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ Ở VIỆT NAM 76

4.1 Quy hoạch truyền dẫn, phát sóng phát thanh-Truyền hình đến năm 2020 76

4.2 Một số phương án quy hoạch tần số khu vực đồng bằng bắc bộ 77

4.2.1 Mục tiêu (nguồn bộ thông tin và truyền thông) 77

4.2.2 Nguyên tắc quy hoạch 77

4.2.3 Các tham số đầu vào quy hoạch 78

4.2.4 Phương án quy hoạch tần số 78

4.3 Phương án để thiết kế hệ thống mạng đơn tần (SFN) cho khu vực Bắc Bộ 80

4.3.1 Đặc điểm của mạng đơn tần SFN 80

4.3.2 Mạng truyền dẫn phát sóng kỹ thuật số mặt đất đơn tần Bắc Bộ 82

4.4 Xu hướng áp dụng công nghệ mới ở Việt Nam .87

4.4.1 Giới thiệu về truyền hình 3D 87

4.4.2.Các phương pháp xử lý tín hiệu trong truyền hình 3D 94

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98

1 Những kết quả đã đạt được 98

2 Những kiến nghị 98

3 Hướng nghiên cứu, phát triển đề tài 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

Bảng 1.1: Hiệu suất nén trong điều chế 12

Bảng 1.2: Bảng so sánh các tiêu chuẩn truyền hình số 15

Bảng 2.1: Các đặc điểm cơ bản ATSC 17

Bảng 2.2: Phương pháp điều chế QPSK 20

Bảng 2.3:Phương pháp điều chế 8PSK 20

Bảng 2.4:Phương pháp điều chế 16QAM 20

Bảng 2.5: Thông số cơ bản ISDB-T [18] 24

Bảng 2.6: Các thông số của ISDB-S 26

Bảng 2.7: Các ví dụ về tốc độ bit hữu ích tối đa đối với băng thông transponder 30

Bảng 2.8: Các thông số mã hóa (đối với FECFRAME bình thường n ldpc = 64800 bit) 32

Bảng 2.9: Các thông số Mã hóa (đối với FECFRAME ngắn nldpc = 16.200bit) 32

Bảng 2.10: Các đa thức BCH (đối với FECFRAME bình thường nldpc = 64.800 bit) 33

Bảng 2.11: Các đa thức BCH (đối với FECFRAME ngắn nldpc = 16.200 bit) 33

Bảng 2.12 : Bảng so sánh tiêu chuẩn DVB-S và DVB-S2 [10] 41

Bảng 2.13: Số lượng gói mã sửa sai RS trên siêu khung OFDM ở với tốc độ mã và điều chế khác nhau 46

Bảng 2.14: Tổng tốc độ dòng dữ liệu 47

Bảng 2.15: Giá trị C/N cần thiết để đạt được BER = 2x10-4 sau bộ giải mã Viterbi (trong kênh 8MHz điều chế có phân cấp α, điều chế 16 QAM) .48

Bảng 2.16: Giá trị C/N cần thiết để đạt được BER = 2x10-4 sau bộ giải mã Viterbi (trong kênh 8MHz điều chế có phân cấp α, điều chế 64 QAM) 48

Bảng 2.17: Giá trị C/N cần thiết để đạt được BER = 2x10-4 sau bộ giải mã Viterbi (Trong kênh 8MHz điều chế không phân cấp) .49

Bảng 2.18: so sánh DVB-T2 so với DVB-T [6] 54

Bảng 2.19 : So sánh các tham số mạng đơn tần 55

Bảng 2.20: DVB-H chỉ dẫn dịch vụ 57

Bảng 2.21:Bít hữu ích (Mbit/s) cho hệ thống không phân cấp trong kênh 8 MHz 57

Bảng 2.24: So sánh các tính năng của DVB-C2 so với DVB-C 63 Bảng 2.25: Các nước tiêu biểu phát triển mạnh về truyền hình số mặt đất DVB-T.65 Bảng 4.1: Các thông số khoảng bảo vệ 82 Bảng 4.2 : Thông số phát sóng mạng đơn tần khu vực Bắc Bộ 85

Hình 2.1: Khung dữ liệu VSB 18

Hình 2.2:Phổ tín hiệu điều chế 8- VSB 19

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống máy phát VSB 19

Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống truyền hình số theo tiêu chuẩn ISDB 22

Hình 2.5 : OFDM phân chia dải tần (Band Segmented OFDM) 23

Hình 2.6: Cấu trúc hệ thống phát 28

Hình 2.7: Ánh xạ bit trong không gian tín hiệu 29

Hình 2.8: Hệ thống truyền dẫn DVB-S2 31

Hình 2.9: Dạng dữ liệu 32

Hình 2.10: Mode tương thích ngược (điều chế phân cấp) .35

Hình 2.11: Biểu đồ thể hiện chất lượng các phương pháp điều chế 36

Hình 2.12: Ví dụ về ma trận và các điểm kiểm tra 36

Hình 2.13: So sánh hiệu suất của DVB-S và DVB-S2 40

Hình 2.14: Bộ điều chế DVB-S2 tự động điều chỉnh tỷ lệ mã hóa và mode điều chế 41

Hình 2.15: Sơ đồ khối chức năng hệ thống 42

Hình 2.16: Các tia sóng đến trong k hoảng thời gian bảo vệ 45

Hình 2.17: Mô hình hệ thống theo tiêu chuẩn DVB-T2 49

Hình 2.18: Cấu trúc DVB-T2 50

Hình 2.19: Mật độ phổ công suất đối với các mode của kênh 8MHz 51

Hình 2.20: Phương thức điều chế 256 QAM 52

Hình 2.21: Kết quả của chòm sao xoay so với không xoay 53

Hình 2.22: Mô hình MISO 53

Hình 2.23: Sơ đồ mã hóa và truyền sóng DVB-H 55

Hình 2.24: Sơ đồ khối trong trạm thu và phát truyền hình cáp 60

Hình 2.25: Chuyển byte sang symbol khi điều chế 64QAM .61

Hình 2.26: Khối điều chế QAM 61

Hình 2.27: Mô hình hệ thống DVB-C2 62

ISDB, tính đến năm 2010 .65

Hình 3.1: Mô tả hệ thống tách ghép chương trình 69

Hình 3.2: Bản đồ phủ sóng của vệ tinh Vinasat1 71

Hình 3.3: Các dịch vụ của vệ tinh Vinasat1 71

Hình 3.4: Dịch vụ truyền hình số từ vệ tinh Vinasat 1 72

Hình 3.5: Mô hình hệ thống mạng IPTV của Việt Nam .74

Hình 4.1: Định hướng loại mạng cho các khu vực 78

Hình 4.2: Phương án quy hoạch 1 79

Hình 4.3: Phương án quy hoạch 2 79

Hình 4.4: Bản đồ các tỉnh khu vực Bắc Bộ sử dụng SFN khu vực 80

Hình 4.5: Bản đồ các tỉnh khu vực Bắc Bộ sử dụng SFN mạng cục bộ 80

Hình 4.6: Sơ đồ tổng thể mạng SFN 81

Hình 4.7: Mô hình truyền dẫn phát sóng mạng SFN khu vực Bắc Bộ 86

Hình 4.8: Ảnh 3D khi không đeo kính 87

Hình 4.9 : Hình ảnh thể hiện trong não bộ người .88

Hình 4.10: Kính mắt phải và kính mắt trái khi nhìn ảnh 89

Hình 4.11: Màn LCD dùng bộ lọc phân cực 91

Hình 4.12: Hệ thống màn hình LDP 92

Hình 4.13: Thấu kính hình trụ trên mặt màn LCD 93

Hình 4.14: Công nghệ tấm chắn thị sai 94

Hình 4.15: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình 3D.[20] 95

Hình 4.16: Các định dạng dữ liệu đại diện ATTEST 96

Hình 4.17: Các phương pháp mã hóa trong truyền hình 3D 97

MỞ ĐẦU

Sự phát triển không ngừng của công nghệ truyền hình hiện nay, không chỉ do

yêu cầu ngày càng cao về chất lượng của dịch vụ truyền hình mà còn do sức ép

đang tăng lên đối với nguồn tài nguyên phổ tần số Đối với những nước có nền công

nghiệp truyền hình phát triển mạnh, vấn đề này đang trở nên gay gắt hơn bao giờ

hết Bên cạnh đó, nhu cầu cạnh tranh trong nền kinh tế thị trường đã thúc ép các

nước này phải nhanh chóng xác lập và lựa chọn tiêu chuẩn số thích hợp phù hợp với

vùng lãnh thổ và phải kết hợp hài hòa giữa công nghệ truyền hình trước đó

(Analog) và công nghệ truyền hình hiện nay (digital), để sớm tung ra các thiết bị

hay dịch vụ truyền hình số chất lượng cao để chiếm thế thượng phong trên thị

trường Hầu hết các nước hiện nay đã đặt ra lộ trình chuyển đổi sang số và sẽ chấm

dứt truyền hình tương tự trong khoảng thời gian từ 10 đến 15 năm tới Nhưng trước

mắt vẫn song song và tồn tại hai hệ thống truyền hình này

Đối với Việt Nam, cũng theo xu thế mới, sự khởi sắc trong lĩnh vực truyền

hình số cũng đã đạt được nhiều thành tựu và được đánh giá rất khả quan với các

công nghệ truyền hình DVB-T, DVB-S, IPTV, Như vậy, số hoá truyền hình là con

đường tất yếu mà truyền hình Việt Nam cần phải đi, mặc dù còn rất nhiều khó khăn

trước mắt như điều kiện kinh tế còn eo hẹp, nền công nghiệp và trình độ khoa học

kỹ thuật còn non trẻ Chính vì lý do trên nên tôi chọn đề tài luận văn là:

“Hệ thống truyền hình trên thế giới và khả năng phát triển ở Việt Nam”

Đối tượng nghiên cứu luận văn bao gồm 4 chương:

Chương 1: Hệ thống truyền hình hiện nay so với truyền hình trước đó: Trình bày

về quá trình phát triển của hệ thống truyền hình, so sánh ưu điểm của

hệ thống truyền hình số so với truyền hình tương tự So sánh các

phương thức truyền dẫn…

Chương 2: Các tiêu chuẩn của hệ thống truyền hình trên thế giới : Bao gồm hệ

thống truyền hình số theo tiêu chuẩn ATSC, ISDB, DVB và so sánh

các tiêu chuẩn đó

Chương 3: Thực tiễn ứng dụng và triển khai các hệ thống truyền hình số ở Việt

Nam : Bao gồm triển khai truyền hình số mặt đất (DVB-T), truyền

hình số vệ tinh ( DVB-S), truyền hình cáp (DVB-C), truyền hình di

động (DVB-H), truyền hình IPTV và hiện trạng các hệ thống truyền

hình trên thế giới

Chương 4: Xu hướng phát triển hệ thống truyền hình số ở Việt Nam : Trình bày

về quy hoạch truyền dẫn phát sóng, một số phương án quy hoạch tần

số khu vực Bắc Bộ, xu hướng áp dụng truyền hình 3D ở Việt Nam

Kết luận và kiến nghị: đưa ra các vần đề đã đạt được và một số kiến nghị nhằm

phát triển công nghệ truyền hình số hơn nữa cho Việt Nam

Mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng xong do công nghệ truyền hình số là

một lĩnh vực phức tạp, nó kết hợp nhiều kiến thức mới, tài liệu tham khảo hạn chế

và một số công nghệ truyền hình mới được công bố trên thế giới cho nên các tiêu

chuẩn chưa được hoàn thiện đầy đủ cộng với thời gian thực hiện không dài nên

trong quá trình thực hiện chắc không tránh được những thiếu sót Vì điều kiện thực

tế không cho phép nên luận văn của tác giả chỉ dừng lại ở mức độ lý thuyết Rất

mong được sự thông cảm và hướng dẫn, chỉ bảo thêm của các thầy cô và bè bạn để

tác giả có thể hiểu rõ hơn về lĩnh vực này

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các chú của bộ Thông

tin và truyền thông và bạn bè đã giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn

này Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Kiều Vĩnh Khánh, thầy đã trực

tiếp chỉ dẫn, định hướng, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn này

Hà Nội, tháng 10 năm 2010

Phần I CÁC TIÊU CHUẨN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ TRÊN THẾ GIỚI

Chương 1

HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH HIỆN NAY

SO VỚI HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRƯỚC ĐÓ

Những đầu của thế kỷ 20, ghi nhận sự ra đời của truyền hình đen trắng với

những tiêu chuẩn khác nhau, truyền hình đen trắng mới thể hiện được độ chói của hình

ảnh tạo ra từ các điểm sáng và điểm tối cho nên hình ảnh không phân biệt được màu

sắc của hình ảnh Sau đó những năm 1960 truyền hình màu với ba hệ: NTSC, PAL,

SECAM ra đời đã thể hiện được về màu sắc, tạo nên một bước ngoặt lớn trong quá

trình phát triển của công nghệ truyền hình Nhưng hệ thống truyền hình màu mới đem

lại cho người xem được hình ảnh màu có độ trung thực không cao, số lượng chương

trình chỉ truyền được một chương trình trên một dải tần gây lãng phí cho nguồn tài

nguyên tần số

Truyền hình số đã ra đời từ năm 1993 làm thay đổi bộ mặt của xã hội công nghệ

số và từ đó đến nay đã phát triển không ngừng Do sự phát triển nhanh chóng của công

nghệ vi điện tử với sự ra đời của các vi mạch cỡ lớn, các bộ xử lý tín hiệu với tốc cao,

các bộ nhớ với dung lượng lớn và nhất là sự bùng nổ của công nghệ thông tin trong

những năm gần đây làm cho lĩnh vực truyền hình số ngày càng hoàn thiện hơn

1.1 So sánh hệ thống truyền hình trước đó và truyền hình hiện nay

Trong các hệ thống truyền hình trước đó (truyền hình tương tự) so với truyền

hình hiện nay ( truyền hình số) Thì công nghệ truyền hình số có nhiều ưu điểm

hơn, cụ thể như sau:

1.1.1 Lưu trữ tín hiệu

Đối với truyền hình tương tự thì khả năng sao chép, lưu trữ tín hiệu bị suy

giảm chất lượng, nhất là khi chuyển tiếp các chương trình truyền hình, không có khả

năng linh hoạt trong khi sản xuất chương trình, tốn rất nhiều thời gian khi lưu trữ tín

hiệu do tín hiệu được lưu trữ trên băng từ ( Băng video) So với tín hiệu tương tự thì tín

hiệu số, cho phép tạo lưu trữ dữ liệu linh hoạt hơn, ghi đọc nhiều lần mà không làm

giảm chất lượng hình ảnh Thời gian lưu trữ nhanh hơn ví dụ như lưu trữ trên đĩa

quang hoặc lưu trữ trên ổ đĩa, lưu trữ được với dung lượng lớn do sử dụng phương

pháp nén tín hiệu, các chương trình lưu trữ thường xuyên cho phép tốc độ truy cập

nhanh hơn và hiệu quả hơn

1.1.2 Số lượng chương trình

Trong truyền hình analog tín hiệu video sử dụng điều biên còn tín hiệu audio sử

dụng điều tần và trên một kênh (ví dụ như kênh 8MHz) chỉ phát được 1 chương trình

nằm trọn trên một dải tần, trong khi đó một kênh truyền hình số có thể phát lên tới 9

đến 10 chương trình độ phân dải SDTV hoặc 4 đến 5 chương trình HDTV Để phát

được nhiều chương trình truyền hình như vậy thì trong truyền hình số sử dụng kỹ thuật

ghép kênh nhiều chương trình như sau:

Hình 1.1: Hệ thống ghép kênh video, audio

Để có thể phát nhiều chương trình trong một dải tần nhất định người ta sử dụng

phương pháp ghép kênh theo thời gian (TDMA- Time division multiplexing access),

hoặc ghép kênh theo tần số ( FDMA) Tín hiệu video, audio số sau khi được nén theo

tiêu chuẩn MPEG-2 có dạng một dòng dữ liệu cơ sở ( ES- Elementary Stream) sau đó

được đóng gói và được chia thành các gói nhỏ có kích thước phù hợp, tạo nên dòng dữ

liệu cơ sở đóng gói ( PES- Packetized Elementary Stream) Những gói dữ liệu này

được nhận diện bởi tín hiệu “tiêu đề”(header) và chứa các “nhãn thời gian” ( time

stamps) phục vụ cho việc đồng bộ

Mã hoá video Đóng gói video

Ghép kênh dòng chương trình

Mã hoá audio Đóng gói audio

Ghép kênh dòng truyền tải

Data audio PES

Elementary stream map

Các dòng dữ liệu đóng gói cơ sở này được đưa vào ghép kênh dòng chương trình

và ghép kênh dòng truyền tải

Trong ghép kênh dòng chương trình được thiết kế để truyền trong môi trường

không có tạp nhiễu và lỗi, dòng dữ liệu sau khi ghép kênh còn chứa dòng bít điều

khiển (control bit stream) để miêu tả chương trình sau đó các dòng chương trình này

được đưa vào ghép kênh hệ thống.Ví dụ như ứng dụng trong CD Rom

Trong ghép kênh dòng truyền tải được thiết kế để truyền trong môi trường có

nhiều khả năng gây ra lỗi, các gói PES được ghép lại với nhau tạo thành một dòng

truyền tải ( TS- Transport stream) duy nhất Những chương trình này được bảo vệ điều

đó có nghĩa là những chương trình này chỉ cho phép khán giả trả lệ phí thuê bao vì vậy

dòng truyền tải phải chứa các thông tin đầu ra có điều kiện ( CA- Conditional Access)

để có thể thực hiện việc khóa mã

Như vậy qua cách ghép kênh nhiều chương trình trên ta thấy đối với truyền hình số có

thể truyền được nhiều chương trình trên một kênh phát, số lượng chương trình còn tùy

thuộc vào tốc độ bít, tốc độ bít càng lớn thì càng ghép được nhiều chương trình trên

một kênh truyền

1.1.3 Tỷ lệ tín hiệu/ tạp âm (signal/Noise)

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

quá trình xử lý tại các khâu truyền dẫn và ghi

Đối với tạp âm trong hệ thống tương tự có tính chất cộng, tỷ lệ S/N của toàn bộ

hệ thống do tổng các thành phần nguồn nhiễu gây ra, vì vậy luôn nhỏ hơn tỷ lệ S/N của

khâu có tỷ lệ thấp nhất

Đối với tín hiệu số thì nhiễu là các bit lỗi ví dụ bit “0” chuyển thành bit “1”,

nhiễu trong tín hiệu số được khắc phục nhờ các mạch sửa lỗi ví dụ như mã sửa lỗi

vitterbi hoặc mã Reed solomon, và hiện nay trong truyền hình độ phân dải cao người ta

sử dụng mã sửa lỗi dùng mã kiểm tra chẵn lẻ bít thấp LDCP, BCH có tính ưu việt hơn

các mã sửa lỗi truyền thống Bằng các mạch này có thể khôi phục lại dòng bít như ban

đầu, khi có quá nhiều lỗi, sự ảnh hưởng của nhiễu được làm giảm bằng cách che lỗi

Tỷ lệ S/N của hệ thống sẽ giảm rất ít hoặc không đổi cho đến khi tỷ lệ lỗi BER (bit

error rate) quá lớn, làm cho mạch sửa lỗi và che lỗi mất tác dụng khi đó dòng bit không

còn ý nghĩa tin tức Nhưng đối với tín hiệu tương tự thì khi có nguồn nhiễu lớn hơn tín

hiệu thì vẫn có thể sử dụng được tất nhiên chất lượng tín hiệu kém đi rất nhiều

1.1.4 Méo phi tuyến

Trong tín hiệu số không bị ảnh hưởng bởi méo phi tuyến trong quá trình ghi và

truyền dẫn Cũng như đối với tỷ số S/N, tính chất này rất quan trọng trong việc ghi và

đọc chương trình nhiều lần, đặc biệt đối với hệ thống truyền hình nhạy cảm với méo

khuếch đại vi sai như hệ NTSC

1.1.5 Chồng phổ

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

có khả năng chồng phổ theo cả hai hướng Theo hướng thẳng đứng, chồng phổ hai hệ

thống số và tương tự là như nhau Độ méo chồng phổ theo chiều ngang phụ thuộc vào

các thành phần tần số vượt quá tần số lấy mẫu giới hạn Nyquist Để ngăn ngừa méo do

chồng phổ theo chiều ngang, có thể thực hiện bằng cách sử dụng tần số lấy mẫu lớn

hơn hai lần thành phần tần số cao nhất trong hệ thống

1.1.6 Giá thành và độ phức tạp

Trong mạch số luôn có cấu trúc phức tạp hơn các mạch tương tự, mới khi xuất

hiện và triển khai truyền hình số, giá thành của thiết bị cao hơn nhiều so với giá thành

các thiết bị tương tự Hơn nữa việc thiết lập sử dụng và duy trì chúng còn khá bỡ ngỡ

với những người làm chuyên môn Tuy nhiên những vấn đề này đã nhanh chóng được

thực hiện một cách dễ dàng nhờ sự phát triển của công nghệ truyền thông số và công

nghệ máy tính Các công nghệ này đã thúc đẩy sự phát triển các lực lượng nòng cốt

trong lĩnh vực kỹ thuật số Các vi mạch tích hợp cỡ lớn và rất lớn với phương pháp sản

xuất trên công nghệ cao và sản xuất hàng loạt đã đem lại giá thành thiết bị giảm nhanh

chóng và đáp ứng được nhu cầu của thị trường

1.1.7 Xử lý tín hiệu

Tín hiệu số có thể được chuyển đổi và xử lý tốt các chức năng, các chức năng

mà hệ thống tương tự không làm được và gặp nhiều khó khăn Sau khi chuyển đổi

A/D, tìn hiệu còn lại là một chuỗi các bít “0” và “1”, có thể thao tác với công việc

phức tạp mà không làm giảm chất lượng của hình ảnh Khả năng này được tăng lên

nhờ lưu trữ các bít trong bộ nhớ và có thể đọc ra với tốc độ nhanh Các công việc xử lý

tín hiệu số có thể được thực hiện một cách dễ dàng là: Sửa lỗi gốc thời gian, chuyển

đổi tiêu chuẩn, dựng hậu kỳ, giảm độ rộng băng tần vvv

Trong truyền hình tương tự chất lượng hình ảnh được xác định bằng các điểm

ảnh và luôn cố định, phụ thuộc vào hệ quét 625 hay 525 vì vậy chất lượng hình ảnh

không cao Ví dụ như nếu quét liên tục 625 dòng với tỷ lệ khuôn hình 4/3 và số ảnh

truyền đi trong một giây là 25, thì số phần tử ảnh nhiều nhất ( điểm ảnh- pixel) phải

truyền đi là:

625 x 4/3 = 833 phần tử ảnh trong một dòng;

625 x 833 x 25 = 13.106 phần tử ảnh trong một giây

Trong truyền hình số chất lượng hình ảnh cao hơn tùy thuộc vào nguồn tín hiệu,

việc xử lý và nén ảnh cho ảnh chất lượng SDTV, HDTV

Ví dụ: Sau khi xử lý video ta được chất lượng hình ảnh có độ phân giải không

gian theo chuẩn nén MPEG-2 :

- MP@ML ( Main profile @ Main level): Có độ phân giải không gian là:

720 x 480 x 30

720 x 576 x 25

Ứng dụng truyền hình tiêu chuẩn SDTV

- MP@HL ( Main profile @ High level): Có độ phân giải không gian là:

1920 x 1080 x 30

1920 x 1152 x 25

Ứng dụng truyền hình độ phân giải cao HDTV

1.1.8 Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh

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

cách gần nhau hơn so với hệ thống truyền hình tương tự mà không bị can nhiễu Một

phần vì tín hiệu ít bị ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh, một phần là do khả năng thay

thế xung xóa và xung đồng bộ bằng các từ mã, nơi mà trong hệ thống tương tự gây ra

nhiễu lớn nhất

Việc giảm khoảng cách giữa các trạm đồng kênh kết hợp với việc giảm băng

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

phân giải cao HDTV như các hệ truyền hình hiện nay

1.1.9 Hiệu ứng Ghosts ( bóng ma)

Hiện tượng này chỉ xảy ra trong hệ thống tương tự do tín hiệu truyền đến máy

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

hiện tượng này trong truyền hình quảng bá

1.1.10 Các tín hiệu đỉnh trong điều chế

Trong truyền hình tương tự ( analog), tín hiệu âm thanh thực hiện điều tần, vì

vậy biên độ sóng mang âm thanh có thể thực hiện hạn biên ( hoặc xén, nén biên) mà

không ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh Tín hiệu video thực hiện điều biên vì vậy

không thể thực hiện việc hạn biên với tín hiệu sóng mang video Tuy nhiên vì thực

hiện điều chế biên độ cực tính âm, biên độ lớn nhất của tín hiệu sóng mang video là

khoảng thời gian có xung đồng bộ dòng, xung đồng bộ dòng là xung mang tính cố

định ( cả về biên độ và thời gian) không ngẫu nhiên vì vậy biên độ lớn nhất của sóng

mang video không xuất hiện ngẫu nhiên, chúng luôn cố định và hoàn toàn xác định

được Vì vậy khi thiết kế máy phát hình chỉ cần quan tâm tới việc làm sao độ lớn nhất

của biên độ sóng mang hình không đẩy các bán dẫn rơi vào vùng bão hòa

Trong truyền hình số, dòng tín hiệu số được thực hiện phương thức điều chế cơ

sở QAM, hơn nữa không chỉ 1 sóng mang mà hàng nghìn sóng mang Pha và biên độ

của các sóng mang xuất hiện một cách ngẫu nhiên tùy theo nhóm tín hiệu số đưa vào

điều chế không thể thực hiện phương thức hạn biên đối với các sóng mang này Vì vậy

sau khi thực hiện biến đổi fourier ngược và điều chế, sẽ xuất hiện các tín hiệu có biên

độ đỉnh một cách đột biến ngẫu nhiên, tất nhiên tùy theo thông số cụ thể mà xác suất

xuất hiện cũng khác nhau

1.1.11 Một số ưu điểm khác của hệ thống truyền hình số

Trong truyền hình số một số tiêu chuẩn như ISDB, DVB sử dụng kỹ thuật điều

chế đa tần số trực giao (OFDM), và chèn khoảng bảo vệ để chống nhiễu xuyên ký tự

(ISI) do hiện tượng truyền dẫn phân tập đa đường và nhiễu xuyên kênh (ICI) do hiệu

ứng doppler Vì vậy dễ dàng triển khai truyền hình di động và mạng đơn tần (

SFN-Single Frequency Network ) nhằm tiết kiệm tài nguyên tần số

Công suất truyền dẫn thấp hơn, với một công suất phát diện tích phủ sóng lớn

hơn công nghệ truyền hình tương tự Với các ưu điểm này, hệ thống truyền hình số đã

thực hiện hầu hết các quốc gia trên toàn thế giới, Việt Nam cũng đang sử dụng hệ

thống truyền hình số này

1.2 So sánh các hệ thống truyền dẫn truyền hình số

1.2.1 Đối với truyền hình số qua vệ tinh

Truyền hình qua vệ tinh là một phương pháp phủ sóng có hiệu quả hơn so với

các phương pháp khác Trong hệ thống truyền hình số mặt đất, để phủ sóng toàn bộ

lãnh thổ sẽ cần đến rất nhiều trạm phát sóng truyền hình mặt đất, mà chất lượng tín

hiệu không đồng đều trong vùng phủ sóng

Vùng phủ sóng vệ tinh là khá rộng, nó không phụ thuộc vào địa hình đồi núi, từ

một vệ tinh ở một quỹ đạo địa tĩnh có thể phủ sóng 1/3 bề mặt trái đất, bởi vậy hiệu quả

kinh tế cao hơn trong thông tin cự ly lớn, đặc biệt trong thông tin xuyên

lục địa

Chất lượng và khả năng về thông tin băng rộng, cường độ trường tại điểm thu

ổn định Khác với các phương pháp truyền dẫn khác như truyền hình mặt đất hay

truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh cũng có những đặc điểm riêng phụ thuộc vào mục

đích truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh Do đặc điểm truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh trong

tầm nhìn thẳng , hệ số định hướng anten phải lớn, tín hiệu ít bị phản xạ nhiều đường

Chất lượng đường truyền không cao do công suất trên vệ tinh là hữu hạn, đồng thời cự

ly thông tin lớn, nên suy giảm đường truyền lớn, dễ bị ảnh hưởng của thời tiết (ví dụ

như mưa) nhất là băng tần Ku vì vậy tỷ số C/N của đường truyền là không cao so với

phương pháp truyền dẫn khác

Trong truyền hình vệ tinh sử dụng phương pháp điều chế QPSK,8PSK, làm việc

dựa trên nguyên lý dịch pha tín hiệu số làm tăng độ mạnh của mạng truyền dẫn, đường

truyền vệ tinh có đặc tính phi tuyến, do cấu tạo của các bộ khuếch đại trên các

transponder vệ tinh, có độ bão hòa sâu đó là lý do mà các đường truyền vệ tinh sử dụng

điều chế PSK Hơn nữa là kỹ thuật điều chế số có khả năng chống nhiễu điện từ tốt hơn

khi dùng kỹ thuật điều chế QAM vì vậy trong truyền hình vệ tinh thường sử dụng điều

chế QPSK và 8PSK Hiện nay do công nghệ số phát triển mạnh đáp ứng được chất

lượng tín hiệu và số lượng chương trình tăng lên vì vậy trong truyền hình vệ tinh thế hệ

mới sử dụng một số phương pháp điều chế như 16APSK, 32APSK Nhưng với

phương pháp điều chế 16APSK, 32APSK có tỷ số C/N 16APSK= 12dB, 32APSK =

16dB cao hơn điều chế 8PSK = 11dB trên kênh xuất hiện nhiễu trắng , nhạy cảm hơn

với các loại méo phi tuyến vì vậy yêu cầu của bộ tiếp sóng hoạt động ở chế độ gần

tuyến tính, có thể cải thiện hiệu quả công suất bằng cách dùng kỹ thuật bù phi tuyến ở

trạm phát lên vệ tinh (Uplink)

Đối với truyền hình vệ tinh, khi hỏng hóc vệ tinh là khó sửa chữa kịp thời và

tuổi thọ vệ tinh là không cao khoảng 15 năm

1.2.2 Đối với truyền hình số cáp

1.2.2.1 Truyền hình số cáp đồng trục

So sánh với kỹ thuật truyền dẫn của các phương thức truyền dẫn vệ tinh và mặt

đất, thì phương thức truyền dẫn truyền hình cáp có những ưu điểm vượt trội hơn đó là:

+ Ít bị ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp do tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến

được truyền dẫn đến thuê bao qua cáp đồng trục, các sợi cáp này có khản năng chống

nhiễu công nghiệp cao hơn rất nhiều so với truyền dẫn vô tuyến

+ Không bị ảnh hưởng bởi thời tiết, do khả năng cách ly và chống nhiễu tốt của cáp

+ Không chiếm dụng phổ tần vô tuyến, không gây can nhiễu cho các đài khác,

có khả năng cung cấp tốt dịch vụ truyền hình số và các dịch vụ hai chiều khác Có thể

sử dụng các kênh kề liền nhau mà không xuất hiện nhiễu đồng kênh

+ Tuy nhiên trong hệ thống truyền dẫn truyền hình cáp mạng cáp đồng trục có

một số nhược điểm:

- Do truyền dẫn tín hiệu bằng cáp đồng trục có suy hao rất lớn dẫn đến phải đặt nhiều

bộ khuếch đại tín hiệu trên đường truyền vì thế dẫn đến chi phí khác theo nó, nguồn

cấp cho bộ khuếch đại, công suất tiêu thụ tăng lên

- Do sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu để bù suy hao, nhiễu đường truyền tác động

vào tín hiệu và nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại loại bỏ không hết và tích tụ trên

đường truyền, nên càng xa trung tâm chất lượng tín hiệu càng giảm dẫn đến hạn chế

bán kính phục vụ của mạng

1.2.2.2 Thông tin sợi quang (OFC- fiber optic communication)

+ Trong cáp sợi quang có kích thước nhỏ, không bị ăn mòn trong môi trường

nước, axit, kiềm…do đó có độ bền cao Có thể nâng cấp dễ dàng lên tốc độ bít cao hơn

bằng các thay đổi bước sóng công tác và ghép kênh

+ Tín hiệu truyền trên sợi quang hiện nay chủ yếu nằm trong hai cửa sổ bước

sóng quang là 1310nm và 1550nm đây là hai cửa sổ suy hao tín hiệu rất nhỏ là

0,3dB/Km với bước sóng 1310nm và 0,2dB/Km với bước sóng 1550nm, cho phép

truyền dẫn tốc độ bít cao trên một cự ly rất xa

Độ nhạy thu từ ( 15dB đến 20dB), điều này cho phép tăng cự ly truyền dẫn

không cần trạm lặp khoảng 75Km đến 100Km

+ Hệ thống truyền dẫn cáp sợi quang trong mạng toàn quang sử dụng điều chế

trực tiếp, tín hiệu điều chế dựa trên nguyên lý khóa dịch pha (PSK) hoặc khóa dịch tần

( FSK) Kỹ thuật PSK cho phép giảm độ nhạy thu xuống 2dB đến 3dB, chính vì vậy

trong truyền hình cáp sợi quang không dùng điều chế QAM vì S/N lớn sẽ làm hạn chế

cự ly truyền sóng trong sợi quang Hiện nay hệ thống truyền dẫn cáp sợi quang đang sử

dụng điều chế BPSK

+ Tuy nhiên trong hệ thống truyền dẫn truyền hình cáp mạng cáp sợi quang có

một số nhược điểm:

- Không truyền được nguồn năng lượng có công suất lớn, tín hiệu truyền đi bị

suy hao và bị dãn rộng Điều này hạn chế cự li của hệ thống truyền dẫn

- Thiết bị đầu cuối và sợi quang có giá thành cao hơn so với hệ thống dùng cáp kim

loại, vì vậy hiện nay hệ thống truyền hình cáp thường dùng mạng cáp lai (HFC- Hybrid

Fibre Coax)

1.2.3 Đối với truyền hình số mặt đất

So với các phương thức truyền dẫn khác, phương thức truyền dẫn số mặt đất có

những ưu nhược điểm sau:

Kênh bị giảm chất lượng do hiện tượng phản xạ nhiều đường do bề mặt của mặt

đất và do các tòa nhà cao tầng

Tạp âm lớn do con người gây ra Tuy nhiên đã khắc phục phần lớn các điểm bất

lợi trên truyền hình số mặt đất so với truyền hình vệ tinh và truyền hình cáp, mặt khác

phát sóng truyền hình số mặt đất có hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn so với truyền

hình tương tự hiện tại

- Dải tần giống như dải tần một kênh truyền hình tương tự nhưng có thể phát được 2

chương trình truyền hình số HDTV hoặc 5 đến 6 chương trình truyền hình số SDTV

- Phạm vi phủ sóng và chất lượng ổn định, khắc phục được vấn đề phiền toái

như hình ảnh có bóng, can nhiễu, tạp nhiễu

- Có khả năng triển khai mạng đơn tần nhằm tiết kiệm tài nguyên tần số

- Máy thu hình có thể được triển khai dễ dàng ở các vị trí trong nhà, có thể xách

tay, hoặc thu di động

- Hệ thống truyền hình số mặt đất không sử dụng điều chế M-PSK vì điều chế

M-PSK có sự dao động về biên độ lớn khi đi qua bộ khuếch đại phi tuyến tinh sẽ xảy ra

hiện tượng gây can nhiễu giữa các symbol ( ISI) và bề rộng dải phổ tăng lên khi đó

hiệu suất phổ giảm đi Vì vậy hệ thống truyền hình số mặt đất chủ yếu dùng điều chế

QAM từ 16QAM đến 256QAM, đối với 16QAM có tỷ số S/N khoảng từ 10 đến 12dB,

đối với 64QAM có tỷ số S/N khoảng từ 14 đến 19dB, đối với 265QAM có tỷ số S/N

khoảng từ 20 đến 24dB tùy thuộc vào tỷ lệ mã: 2/3,3/4,5/6 ( nguồn:

www.rohde-schwarz.com/download/dvb-t2_overview-r3dpf) nó cho phép tăng hiệu suất phổ,

truyền hình với tốc độ cao trong một băng tần hẹp, nó có thể đạt đến tốt độ khoảng

40Mbit/s và có tính chống nhiễu tốt đối với các kênh khác cùng truyền chung trên một

đường truyền, các mức điều chế thấp có tính chống nhiễu cao nhưng tốc độ bít lại kém

và ngược lại với mức điều chế cao, ví dụ 256 QAM tính chống nhiễu kém nên việc giải

mã tín hiệu bên thu không ổn định nhưng lại truyền được nhiều chương trình hơn Điều

chế mức càng lớn thì hiệu suất nén bít càng cao như trên bảng 1.1

Bảng 1.1: Hiệu suất nén trong điều chế

1/2 0,62 bit/s/Hz 1,24 bit/s/Hz 1,87 bit/s/Hz

2/3 0,83 bit/s/Hz 1,66 bit/s/Hz 2,49 bit/s/Hz

2/3 0,93 bit/s/Hz 1,87 bit/s/Hz 2,8 bit/s/Hz

5/6 1,04 bit/s/Hz 2,07 bit/s/Hz 3,11 bit/s/Hz

7/8 1,09 bit/s/Hz 2,18 bit/s/Hz 3,27 bit/s/Hz

1.3 So sánh các hệ thống truyền hình số mặt đất: ATSC, DVB-T, ISDB-T

Tất cả các tiêu chuẩn sử dụng công nghệ nén MPEG-2, MPEG-4 AVC hay

H.264 cho truyền tín hiệu video Trong chuẩn nén MPEG -2 chia ảnh thành các

Macro-Block và sử dụng phương pháp nén trong ảnh với ảnh I và nén liên ảnh kết hợp dự

đoán bù chuyển động với các ảnh P và ảnh B Tỷ số nén của MPEG -2 tốt hơn nhiều so

với MPEG -1 Nhưng chuẩn nén MPEG -4 khác so với chuẩn nén MPEG -2 là trong

một khung hình thì nó không mã hoá toàn bộ khung hình mà nó miêu tả từng đối tượng

riêng rẽ và sau đó mới mã hoá từng đối tượng đó MPEG -4 chia các Macro-Block

thành các Block nhỏ hơn Trong khi bù chuyển động trong MPEG-2 Part 2 cho phép

các vector chuyển động chính xác đến 1/2 pixel thì H264/MPEG Part 10 cho phép các

vector chuyển động chính xác đến 1/4 pixel Do vậy chuẩn nén MPEG -4 có hiệu quả

nén tốt hơn, chất lượng cao hơn

1.3.1 Tiêu chuẩn ATSC

+ Dùng kỹ thuật điều chế 8VSB tương tự như truyền hình analog hệ NTSC, sử

dụng sóng mang duy nhất, Kỹ thuật điều chế với tốc độ 19,39 Mbps trong một kênh

truyền hình 6 MHz Như vậy có thể để truyền tải một chương trình HDTV hoặc lên đến

bốn chương trình SDVT

+ Tiêu chuẩn này, mã hóa âm thanh sử dụng Dolby Digital AC-3 (5.1-kênh âm

thanh vòng) Cho chất lượng cao, có khả năng thực hiện tạo sự đồng đều về chất lượng

cho tất cả các chương trình truyền hình vì người xem rất khó chịu nếu âm lượng thay

đổi mỗi khi chuyển chương trình Tốc độ bít cho phép tốc độ bít thay đổi từ 32kbps đến

tối đa 640 kbps cho mỗi dòng cơ sở, tốc độ bít sử dụng cho truyền hình số bị giới hạn

nhằm giảm kích thước của bộ đệm đầu vào của bộ giải

mã và giảm giá thành của máy thu

+ ATSC chỉ sử dụng một sóng mang duy nhất cho nên khản năng chống nhiễu

tốt nhưng lại kém về khản năng thu di động vì khó khắc phục được hiệu ứng doppler,

không tương thích với các nước đang sử dụng hệ Pal Nhưng có ưu điểm là nó thích

hợp cho công suất lớn, và vùng phủ sóng rộng

1.3.2 Tiêu chuẩn ISDB-T

ISDB-T của Nhật Bản có điểm tương đồng về mặt kỹ thuật với DVB-T đó là sử

dụng COFDM Hai tiêu chuẩn này (ISDB-T và DVB-T) cho khả năng thu di động, khắc

phục hiện tượng phản xạ nhiều đường, thiết lập mạng đơn tần Tuy nhiên, ISDB-T có hai

điểm khác biệt so với DVB-T

- Một là, sử dụng ghép xen thời gian, trong khi DVB-T không sử dụng kỹ thuật

này Ghép xen thời gian cho phép tăng khả năng chống nhiễu xung Tuy nhiên, nó lại làm

tăng giá thành do phải tăng độ phức tạp của máy thu và làm tăng thời gian trễ Ngoài ra,

điều này còn làm tăng giá vận hành do các trạm phát sẽ phải đồng bộ với nhau không chỉ

về tần số mà còn cả về độ dịch thời gian Dù đã đem lại một số lợi ích về mặt kỹ thuật

nhưng DVB-T vẫn quyết định không chọn giải pháp kỹ thuật ghép xen thời gian vì các lý

do thương mại Sở dĩ như vậy vì DVB-T đánh giá rằng đây là một giải pháp không cần

thiết, các ảnh hưởng của nhiễu xung có thể khắc phục được Và ta sẽ tiết kiệm được rất

nhiều chi phí cho đầu thu, cho mạng phân phối và cho công tác vận hành

- Hai là, phân đoạn (vùng) tần số cho các dịch vụ khác nhau Trong ISDB-T,

người ta dành 10 khoảng tần số cho dịch vụ hình ảnh và 3 khoảng cho dịch vụ âm

thanh Việc phân chia này làm tăng giá thành cả về phần cứng và phần mềm, vì máy

thu phải làm việc với các khoảng tần số khác nhau Việc phân đoạn tần số này còn làm

sai nguyên tắc của một kênh truyền số là một kênh băng rộng trong đó các dịch vụ được

đặt ở các mức khác nhau Nếu chia kênh thành các đoạn tần số khác nhau cho các dịch

vụ khác nhau, khi một đoạn tần số bị ảnh hưởng, thì toàn bộ dịch vụ nằm trong đoạn đó

sẽ bị mất Đó là một trong những lý do tại sao các nhà thiết kế DVB-T đã không sử

dụng kỹ thuật này Có một phương pháp khác cũng có thể đạt được cách phân chia dịch

vụ này là sử dụng phương pháp điều chế phân cấp như được thực hiện trong DVB-T và

trong cả ISDB-T

1.3.3 Tiêu chuẩn DVB-T

DVB-T sử dụng phương pháp điều chế: QPSK, 16QAM và 64QAM mà tốc độ

bít từ 4,98Mbit/s đến 31,67 Mbit/s đối với kênh 8MHz Như vậy DVB-T có thể để

truyền tải 1 đến 2 chương trình HDTV hoặc lên đến 6 chương trình SDTV, làm việc ở

dải tần 6, 7 hoặc 8MHz và nén tín hiệu dùng MPEG-2

- DVB-T khác với tiêu chuẩn 8-VSB( hệ Mỹ) là có 2 chế độ khác nhau đó là

mode 2k và mode 8k-OFDM Trong mode 2k có 1705 sóng mang và mode 8k có 6817

sóng mang, trong mỗi mode truyền 2 cấp độ khác nhau trong khâu truyền dẫn dòng

truyền tải MPEG-2

* Đối với chế độ không phân cấp, các chương trình không có sự ưu tiên trong

khâu truyền dẫn tín hiệu do vậy chỉ có vùng có cường độ đạt giá trị lớn hơn mức

ngưỡng mới có thể thu được

* Đối với chế độ phân cấp, khi có các mức ngưỡng khác nhau Mức ngưỡng 1

cho phép thu được toàn bộ chương trình cả chương trình ưu tiên và không ưu tiên Mức

ngưỡng 2 cho phép chỉ thu được chương trình ưu tiên

- DVB T sử dụng điều chế OFDM và chèn khoảng bảo vệ để tránh nhiễu

xuyên ký tự (ISI) do hiện tượng truyền dẫn phân tập đa đường và nhiễu xuyên kênh

(ICI) do hiệu ứng doppler Đây là đặc tính cho phép DVB-T lợi thế hơn ATSC và được

ứng dụng trong truyền hình di động, mạng đơn tần (SFN).Tuy nhiên tiêu chuẩn DVB

-T có một số nhược điểm như: Ngưỡng thu cao hơn so với tiêu chuẩn A-TSC -Tỷ số

SNR phải đạt 19,1dB tại tốc độ bít là 19,35Mbit/s cao hơn so với ATSC (15dB) là 4

dB Do đó hiệu suất phủ sóng của tiêu chuẩn DVB-T nhỏ hơn ATSC

Tuy vậy so với các tiêu chuẩn ATSC và ISDB-T thì DVB- T có nhiều ưu điểm

hơn, chính vì lý do này Việt Nam đã chọn tiêu chuẩn DVB của Châu Âu

Tóm lại các tiêu chuẩn truyền hình số được thể hiện ở bảng so sánh sau:

Bảng 1.2: Bảng so sánh các tiêu chuẩn truyền hình số

Hệ thống ATSC 8-VSB DVB COFDM ISDB BST-COFDM

ISO/IEC 13818-7 (MPEG-2 – AAC audio)

Hệ thống truyền tải

Mã kênh -

Mã ngoài RS (207, 187,

Xen ngoài Xen dữ liệu với

Mã trong Tỷ lệ mã sửa sai

Xen trong Mã xen trellis Ghép xen bit , ghép xen

tần số

Ghép xen bit, ghép xen tần số và

có thể ghép xen thời gian

(16QAM và 64 QAM) Khoảng bảo vệ: 1/32, 1/16, 1/8 & 1/4

2 modes: 2k và 8k FFT

Điều chế BST-COFDM với phân

13 đoạn tần số )DQPSK, QPSK, 16QAM và 64QAM Điều chế phân cấp: lựa chọn 3 mode điều chế khác nhau trên mỗi

đoạn Khoảng bảo vệ: 1/32, 1/16, 1/8 &

1/4

3 modes: 2k, 4k và 8k FFT

Chương 2

CÁC TIÊU CHUẨN HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN THẾ GIỚI

* Giới thiệu chung:

Hệ thống truyền hình số trên thế giới đang trên đà phát triển, có nhiều tiêu

chuẩn truyền hình số, tùy thuộc vào vùng lãnh thổ, khu vực vị trí địa lý mà khu vực đó

sử dụng các tiêu chuẩn sao cho phù hợp với hiện tại trên đây chỉ đưa ra ba tiêu chuẩn

đang sử dụng phổ biến trên thế giới đó là:

- Tiêu chuẩn ATSC ( Advanced Television Systems Committee) Ủy ban hệ

thống truyền hình tiên tiến ( của Mỹ)

- Tiêu chuẩn ISDB ( Integrated Service Digital Broadcasting) Truyền hình

Ủy ban hệ thống Truyền hình tiên tiến (ATSC) được thành lập vào năm 1982

bởi các tổ chức thành viên của uỷ ban điều phối (JCIC) Hiện nay, có khoảng 140

thành viên đại diện cho phát sóng, thiết bị phát sóng, hình ảnh chuyển động, điện tử

tiêu dùng, máy tính, dây cáp, vệ tinh, và các ngành công nghiệp bán dẫn.vvv Tiêu

chuẩn truyền hình kỹ thuật số ATSC bao gồm truyền hình kỹ thuật số độ nét cao

(HDTV), truyền hình độ nét tiêu chuẩn (SDTV), dữ liệu phát sóng, và truyền hình số

qua vệ tinh S), truyền hình số mặt đất T), truyền hình cáp số

(ATSC-C) ATSC sử dụng tiêu chuẩn quốc tế MPEG-2 cho nén Video, hệ thống âm thanh sử

dụng là Dolby AC-3, 5.1 gồm 5 kênh audio lập thể và 1 kênh tần thấp tăng cường

Tháng 12 năm 1996, FCC đã chấp nhận tiêu chuẩn truyền hình số DVT của Mỹ

dựa trên tiêu chuẩn quốc tế gói dữ liệu 188bytes MPEG-2

ATSC cho phép 36 chuẩn Video từ HDTV ( High Definition Television) với các

phương thức quét( xen kẽ,liên tục) và các tỷ lệ khuôn hình khác nhau

2.1.1 Đặc điểm chung

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

các mạng dữ liệu

Mỗi lớp ATSC có thể tương thích với các ứng dụng khác cùng lớp ATSC sử

dụng dạng thức gói MPEG 2 cho cả Video và Audio, các đơn vị dữ liệu có độ dài cố

định phù hợp với sửa lỗi, ghép dòng chương trình, chuyển mạch nâng cao tính linh

hoạt và tương thích với dạng thức ATM

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

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

MPEG-2.ATSC có một số đặc điểm như sau:

Bảng 2.1: Các đặc điểm cơ bản ATSC

Đồng bộ đoạn dữ liệu 4 symbols/đoạn dữ liệu

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

ảnh theo MPEG-2 từ MP@ML tới MP@HL

Audio Âm thanh Surround của hệ thống Dolby AC-3

Dữ liệu phụ Cho các dịch vụ mở rộng (ví dụ hướng dẫn chương trình,

thông tin hệ thống, dữ liệu truyền tải tới máy tính) Truyền tải Dạng đóng gói truyền tải đa chương trình Thủ tục truyền

tải MPEG-2

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

Phương pháp điều chế VSB: phương pháp điều chế biên tần cụt 8-VSB dành

cho truyền hình mặt đất và 16-VSB dành cho cho truyền hình cáp

VSB cho phát sóng mặt đất 8-VSB sử dụng mã sửa sai TRELLIS, 3bit/symbol,

còn truyền hình cáp dùng 4bit/symbol, không dùng mã sửa sai TRELLIS, bởi lẽ môi

trường truyền sóng qua cáp không khắt khe như trong không gian tự do

Cả truyền hình số mặt đất và truyền hình cáp đều sử dụng mã Reed-Solomon,

tín hiệu pilot và đồng bộ cho từng đoạn dữ liệu Tốc độ biểu tượng cho cả hai đều bằng

10,76Mb/s Nó có giới hạn tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) đối với 8-VSB là 14,9dB

trong khi đó đối với 16-VSB là 28,3dB [4]

Theo quy định của tiêu chuẩn Grand Alliance, dòng dữ liệu MPEG-2 có tốc độ

dữ liệu bằng 19,39 Mb/s, mỗi gói có 188 byte tương thích ( gồm 1byte đồng bộ và 187

byte dữ liệu) cùng với 20byte RS, tổng cộng 208 byte Dung lượng có ích bằng 19,28

Mbit/s

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

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

đồng bộ mành thứ hai và 312 đoạn dữ liệu của mành sau Mỗi đoạn dữ liệu bao gồm 4

biểu tượng dành cho đồng bộ đoạn dữ liệu và 828 biểu tượng dữ liệu tổng cộng là 832

biểu tượng

Hình 2.1: Khung dữ liệu VSB [4]

Một gói truyền tải MPEG-2 chứa 187 byte dữ liệu cộng 20 byte mã chẵn lẻ cho

207byte Tỷ lệ mã hóa 2/3, ở đầu ra của mã sửa sai Trellis ta có:

187 byte dữ liệu + 20 RS= 207 byte

liệu

24,2ms

24,2ms

Đồng bộ mành số1

207 x 8 bit/byte = 1656 bit

1656 bit x 3/2 = 2.484 bit

Tóm lại một đoạn dữ liệu ( tương ứng với một gói truyền tải MPEG-2) chứa 2.484 bit

Các biểu tượng sau đó được điều chế theo phương thức nén sóng mang với hầu

hết cả dải biên và sau đó được loại bỏ biên dưới trước khi truyền dẫn Kết quả phổ tín

hiệu sẽ bằng phẳng trừ hai đầu dải băng nơi đặc tuyến cosin kéo dài đến 620KHz từ

vùng tần số gốc hình vẽ đưới đây mô tả phổ tín hiệu điều chế 8-VSB

Hình 2.2:Phổ tín hiệu điều chế 8- VSB

2.1.2 Hệ thống máy phát VSB:[4]

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống máy phát VSB

Các chức năng của hệ thống như sau:

+ Mã hóa và nén tín hiệu nguồn:

Cho phép hạn chế tốc độ bit ( nén dữ liệu) phù hợp cho từng ứng dụng như các

dòng dữ liệu Video số, audio số và dữ liệu phụ ( dữ liệu điều kiện và điều khiển truy

Nén và mã hóa nguồn Audio

Ghép kênh và Truyền tải

Ghép kênh

Truyền tải

Hệ thống Phát

Các thông tin được chia nhỏ thành các gói dữ liệu, tương ứng sẽ có một phần

tiêu đề để nhận biết cho mỗi gói hay mỗi loại gói, và tương ứng với thứ tự thích hợp

các gói dữ liệu video, audio và dữ liệu phụ được ghép vào một dòng dữ liệu đơn Hệ

thống DTV sử dụng dòng truyền tải MPEG-2 để ghép và truyền dẫn tín hiệu

+ Hệ thống thu phát: Bao gồm quá trình mã hóa và điều chế kênh truyền

- Mã hóa kênh truyền có nhiệm vụ cộng thêm các thông tin vào dòng bit dữ liệu,

các thông tin được sử dụng trong quá trình tái tạo dữ liệu tại bên thu như các mã truyền

dẫn bởi vì sự suy hao trong quá trình truyền dẫn sẽ gây lỗi tín hiệu truyền dẫn

- Điều chế là đem các thông tin trong dòng dữ liệu số điều chế lên thành tín hiệu

truyền dẫn, Gồm 2 loại điều chế :

Truyền hình số mặt đất dùng điều chế 8-VSB

Truyền hình số cáp tốc độ cao dùng điều chế 16-VSB

Còn trong tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh ATSC-S (Advanced Television

Systems Committee-Satellite) [2] thì sử dụng ba phương pháp điều chế QPSK, 8PSK

và 16QAM Sự khác nhau cơ bản giữa ba phương pháp này là hiệu suất phổ và giá trị

Eb/N0 thể hiện ở các bảng sau:

Bảng 2.4: Phương pháp điều chế 16QAM

Tỷ lệ mã Hiệu suất phổ[bit/symbol] Eb/N0 cần thiết [dB]

Giá trị Eb/N0 ( năng lượng bit/công suất nhiễu) cần thiết để đạt được tỷ số lỗi bít

BER=2x10-4 trước giải mã RS được thể hiện trong các bảng trên với các phương pháp điều

chế khác nhau, tùy vào phương pháp điều chế và các tỷ lệ mã khác nhau ta có hiệu suất

phổ [bit/symbol] và giá trị Eb/N0 cần thiết cũng khác nhau Ví dụ như: đối với phương

pháp điều chế QPSK tỷ lệ mã 2/3 có hiệu suất phổ =1.23 [bit/symbol] và Eb/N0 = 5.0[dB]

còn với điều chế 8PSK thì hiệu suất phổ =1.84 [bit/symbol] và Eb/N0 = 6.9[dB]

2.1.3 Kết luận

Truyền hình số theo tiêu chuẩn ATSC có những ưu điểm sau:

- Ngưỡng dưới cho phép của tỷ số tín hiệu trên tạp âm nhiễu (S/N) thấp

- Dung lượng bit có khản năng truyền tải trên một kênh truyền hình lớn 6MHz

(19.3Mbit/s)

- Khả năng chống nhiễu biến đổi tốt

- Chất lượng âm thanh cao ( tiêu chuẩn Dolby AC-3)

- ATSC với phương thức điều chế 8-VSB,16-VSB trở thành một trong 3 tiêu

chuẩn truyền hình số cùng song song tồn tại

2.2.1 Giới thiệu về ISDB

Đây là tiêu chuẩn do tổ chức Hiệp hội các nhà thương mại và công nghiệp vô

tuyến Nhật Bản (ARIB- Association of Radio industries and busiess), trên cơ sở nghiên

cứu của tập đoàn NHK (nippon Broadcasting Corporarion), đã xây dựng một bộ tiêu

chuẩn cho các phương thức phát quảng bá dịch vụ ISDB Bộ tiêu chuẩn này có các

thành phần cơ bản giống nhau và sử dụng cho nhiều phương thức phát sóng quảng bá

khác nhau như: Truyền hình số qua vệ tinh (ISDB-S), truyền hình số qua cáp (ISDB-C)

và truyền hình số mặt đất (ISDB-T)

Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn ISDB thể hiện ở hình 2.4

Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống truyền hình số theo tiêu chuẩn ISDB

2.2.2 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ISDB-T

ISDB-T( Integrated Service Digital Broadcasting- Terrestrial:Truyền hình số

tích hợp dịch vụ mặt đất) Nó có thể tích hợp nhiều loại dịch vụ khác nhau như HDTV,

SDTV, âm thanh, bản tin.vvv trên một kênh vô tuyến do vậy hệ thống phải hết sức

linh hoạt nhằm thỏa mãn các yêu cầu khác nhau của dịch vụ

ISDB-T sử dụng tiêu chuẩn mã hóa MPEG-2 trong quá trính nén và ghép kênh

Hệ thống sử dụng ghép đa tần trực giao nhau (OFDM), cho phép truyền đa chương

trình phức tạp với 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

Bộ tiêu chuẩn này quy định hai loại băng tần truyền dẫn là truyền dẫn băng rộng

(wide band tramission) và truyền dẫn băng hẹp (narrow band tramission) Hệ thống

băng rộng (ISDB-TW) dùng trong truyền hình số mặt đất, trong khi hệ thống băng hẹp

(ISDB-TN) chủ yếu cung cấp dịch vụ phát thanh số mặt đất

Trong hệ thống băng rộng (ISDB-TW ), tín hiệu truyền hình có độ phân giải cao

(HDTV) hoặc nhiều chương trình có độ phân giải theo tiêu chuẩn (SDTV) được phát đi

trong băng có độ rộng là 6, 7 hoặc 8MHz bao gồm 13 đoạn OFDM Tín hiệu audio

hoặc dữ liệu phát cho thu di động được phát đi trong một số đoạn dành riêng cho thu

phân đoạn

Trong hệ thống băng hẹp (ISDB-TN) thì tín hiệu audio hoặc dữ liệu được phát đi

trong băng thông 430KHz hoặc 1,3MHz tương ứng với 1 hoặc 3 đoạn OFDM Cấu trúc

sóng mang cho các đoạn OFDM của hệ thống băng hẹp giống như cấu trúc sử dụng

TC- 8PSK

Điều chế 64QAM

(204,188)

Sửa lỗi RS (204,188)

Điều chế phân đoạn OFDM