Công nghệ truyền hình di động DVB h

Nhìn chung sóng khỏe là yêu cầu cho việc tiếp nhận chương trình phát thanh truyền hình.Việc tiếp nhận này có thể thay đổi theo vị trí.Chất lượng thu cũng phụ thuộc vào hướng của máy điện

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài: ” CÔNG NGHỆTRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DVB-H ”

Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN VŨ SƠN

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN CHUNG

Lớp : K16 Khoá : 2013-2017

Hệ : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 5 /2017

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Chung

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông Hệ đào tạo: ĐHCQ

1/ Tên đồ án tốt nghiệp : CÔNG NGHỆTRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DVB-H 2/ Nội dung chính:

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………..

……….

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm: ……… ( Bằng chữ: ……… )

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2017 Giảng viên hướng dẫn (kí và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Vũ Sơn, giảng viên trường Viện Đại Học Mở Hà Nội người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm khoá luận Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Viện Đại Học Mơ Hà Nội nói chung, các thầy cô trong Bộ môn nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng

và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp

Hà Nội,tháng 5 năm 2017

Sinh Viên Thực Hiện

Nguyễn Văn Chung

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG 2

1.1 Tại sao phải sử dụng công nghệ mới cho truyền hình di động? 2

1.2 Các yêu cầu của dịch vụ truyền hình di động 3

1.3.Truyền hình di động quảng bá và tương tác 4

1.4 Tổng quan về các công nghệ cung cấp dịch vụ truyền hình di động 4

1.4.1 Các dịch vụ truyền hình di động sử dụng nền tảng mạng di động 3G: 5

1.4.2 Truyền hình di động sử dụng các mạng truyền hình mặt đất: 6

1.4.3.Truyền hình di động sử dụng vệ tinh: 9

1.4.4 Truyền hình di động sử dụng các công nghệ khác như WiMAX hayWiBro: 9 1.5.Kết luận 9

CHƯƠNG 2 : CÁC HỆ DVB 11

2.1 Giới thiệu chung 11

2.2 Số hóa tín hiệu 11

2.2.1 Lấy mẫu 11

2.2.2 Lượng tử hoá 13

2.2.3 Mã hoá 15

2.3 Số hóa tín hiệu video 16

2.3.1 Lấy mẫu tín hiệu Video số 16

2.3.2 Lượng tử hoá biên độ tín hiệu video (Quantizing) 17

2.3.3 Mã hoá (Coding) 19

2.4 Số hóa tín hiệu audio 19

2.4.1 Lấy mẫu: 19

2.4.2 Lượng tử hoá (Quantizing): 20

2.4.3 Mã hoá (coding): 20

2.5 Truyền dẫn của DVB 21

2.5.1 Truyền hình số mặt đất 21

2.5.2 Truyền hình cáp 21

2.5.3 Truyền hình vệ tinh 24

2.5.4 Truyền hình qua mạng internet (IPTV) 29

CHƯƠNG 3: TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DVB-H 34

3.1 Giới thiệu chung 34

3.2 Kiến trúc DVB-H 34

3.2.1 Kiến trúc hệ thống DVB-H 34

3.2.2 Kiến trúc phân lớp của DVB-H 35

3.2.3 Lớp liên kết dữ liệu DVB-H 40

3.2.4 Hệ thống DVB-H sử dụng IP datacasting 45

3.2.5 Các cấu hình mạng DVB-H 46

3.2.6 Các mạng máy phát DVB-H 48

CHƯƠNG 4 : TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM DVB-H TẠI VIỆT NAM 50

4.1 Hướng lựa chọn công nghệ DVB-H 50

4.2.Truyền hình số mặt đất 52

4.3 Truyền hình số cho điện thoại di động 53

4.4 Đề xuất kỹ thuật cho mạng DVB-T/H của VTV 53

KẾT LUẬN 57

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Tổng quan công nghệ truyền hình di động 4

Hình 1.2 Các công nghệ truyền hình di động 5

Hình 1.3 Truyền dẫn quảng bá và đơn hướng trong truyền hình di động 6

Hình 2.1 – Tín hiệu lấy mẫu và phổ 12

Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình cáp 23

Hình 2.3: Sơ đồ khối trạm mặt đất phát lên vệ tinh 26

Hình 3.1: Mô tả hệ thống DVB-H 35

Hình 3.2: Giá giao thức DVB-H 35

H ình 3.3: Các chế độ truyền dẫn trong DVB-H 36

Hình 3.4: Khoảng cách máy phát cực đại 38

Hình 3.5: Ghép xen theo độ sâu sử dụng các chế độ khác nhau 38

Hình 3.6: Nguyên lý cắt lát thời gian 41

Hình 3.7: Cấu trúc khung MPE-FEC 43

Hình 3.8: Hệ thống IPDC điển hình 45

Hình 3.9: Hệ thống truyền dẫn Mobile TV sử dụng DVB-H 46

Hình 3.10: Mạng DVB-H dành riêng 47

Hình 3.11: Các mạng đơn tần DVB-H 49

Hình 4.1: M ô hình triển khai DVB-H của VTC 52

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng1.1 So sánh các công nghệ truyền hình di động phát quảng bá mặt đất 8 Bảng 3.1: Các bit báo hiệu DVB-H 39

GMS

Erasable Programmable Read Only Memory Bộ nhớ chỉ đọc được

có thể thu nhỏ Global System for Mobile Communication hệ thống thông tin di động toàn cầu thế hệ thứ hai hay còn gọi là mạng 2G

HDTV

NTSC

High Definition Television Broadcasting Phát sóng truyền hình độ nét cao

National Teltevision System Committee hệ video được sử dụng

hầu hết ở Bắc Mỹ và Nam Mỹ Chuẩn NTSC có tần số quét ngang là 60Hz

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh tần số

trực giao PAL

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU

Ngành truyền hình có vai trò to lớn trong việc truyền đường lối, phổ biến các chủ trương chính sách của Đảng và Nhà nước, quảng bá các thông tin về kinh tế, chính trị, khoa học giáo dục, văn hóa xã hội và thông tin dịch vụ cho mọi tầng lớp nhân dân trong xã hội Ngày nay với sự hội tụ về công nghệ, truyền hình đang trở thành một phương tiện truyền thông đại chúng quan trọng trong các xã hội phát triển, dần trở thành một ngành công nghiệp giải trí và dịch vụ siêu lợi nhuận Đặc biệt là đối với truyền hình di động đang là một trong những hướng phát triển thu hút được sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới Dịch vụ truyền hình di động là một dịch vụ hội tụ giữa truyền hình và di động, dịch vụ này mở ra nhiều cơ hội lợi nhuận mới cho các nhà khai thác quảng bá, khai thác di động, các nhà cung cấp nội dung và cả những nhà kinh doanh thương mại điện tử

Hiện nay một số nhà khai thác ở Việt Nam đang thử nghiệm vài dịch vụ truyền hình di động như công nghệ truyền hình di động T-DMB của Hàn Quốc

đang được đài truyền hình Việt Nam thử nghiệm Tổng công ty VTC cũng đang thử nghiệm dịch vụ truyền hình di động số bằng công nghệ DVB-H v.v

Trước tình hình đó, việc nghiên cứu tìm hiểu nắm bắt công nghệ là vấn đề bức xúc và cần thiết, em đã thực hiện đồ án tốt nghiệp về “Công nghệ truyền hình di động DVB-H

”

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Vũ Sơn đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu đồ án này

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 2 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

CHƯƠNG 1: CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG

1.1 Tại sao phải sử dụng công nghệ mới cho truyền hình di động?

Có rất nhiều máy điện thoại và thiết bị cầm tay có thể thu nhận được tín hiệu truyền hình PAL và NTSC.Nếu các máy di động có thể nhận được tín hiệu tương tự vô tuyến mặt đất từ các trạm phát thanh quảng bá, cũng như với trạm FM thì tại sao chúng ta cần các công nghệ mới cho truyền hình di động?

Bộ điều hưởng thu tín hiệu tương tự của truyền hình cho Mobile TV có một anten, được thiết kế cho băng tần VHF / UHF Nhìn chung sóng khỏe là yêu cầu cho việc tiếp nhận chương trình phát thanh truyền hình.Việc tiếp nhận này có thể thay đổi theo vị trí.Chất lượng thu cũng phụ thuộc vào hướng của máy điện thoại và người sử dụng có dịch chuyển hay không.Quá trình truyền được thiết kế cho thu tại vị trí cố định hơn là thu cho di động.Các hiệu ứng Fading do truyền dẫn cũng rất dễ xảy ra.Các vấn để công nghệ cần giải quyết cho truyền hình di động là:

a/Chuyển mã tivi sang màn hình di động:

Việc truyền dẫn được thực hiện theo chuẩn về định dạng analog.Phía mã hóa (theo khối điều chỉnh cộng hưởng của máy) tạo ra tín hiệu được giải mã ở 720x480(NTSC) và 720x576(PAL),tín hiệu này cần chuyển đổi sang định dạng QCIF(176x144) hay QVGA(320x240)

b/Nguồn pin cho máy cầm tay di động:

Các công nghệ truyền dẫn truyền hình bình thường được thiết kế cho máy thu

cố định và không bị hạn chế về cấp nguồn (Tiêu thụ nhiều năng lượng)

c/Cung cấp dịch vụ trong môi trường di động:

Điện thoại di động được hiểu theo nghĩa là sử dụng khi di chuyển, điều đó có nghĩa là được sử dụng trong ôtô hay tàu hỏa đang chạy,những nơi chuyển động có thể lên tới tốc độ 200km/h hoặc hơn nữa.Thậm chí ngay cả loại anten bên trong tiên tiến,sự lưu động vẫn làm cho mờ ảnh do hiệu ứng Doppler và Fading do truyền dẫn trong tiếp nhận tín hiệu truyền hình tương tự

Thực tế là sử dụng truyền dẫn truyền hình là bằng sóng mặt đất,cả trong tương tự hoặc số.Sử dụng sự truyền dẫn này chỉ có nghĩa với các màn ảnh rộng và vốn không hiệu quả nếu hiển thị trên các thiết bị di động.Các thiết bị di động bị hạn chế bởi kích thước màn ảnh, độ phân giải thấp và nguồn tiêu thụ ,yêu cầu sử dụng được trong môi trường

di động mà tốc độ có thể lên quá 200km/h.Công nghệ truyền hình di động cần sự hỗ trợ thu được qua một vùng rộng lớn

1.2 Các yêu cầu của dịch vụ truyền hình di động

Các yêu cầu với bất kỳ công nghệ nào có thể hỗ trợ cho việc truyền dẫn truyền hình di động bao gồm:

- Việc truyền dẫn phải theo các ý tưởng định dạng phù hợp với các thiết bị truyền

hình di động

- Công nghệ tiêu thụ điện thấp

- Thu ổn định khi lưu động

- Chất lượng hình ảnh rõ nét dù tín hiệu bị suy hao do Fadinh và các hiệu

ứng đa đường

- Tốc độ chuyển động có thể lên tới 250km/h

- Có khả năng nhận được tín hiệu trên một vùng rộng lớn trong khi di

chuyển

Không một công nghệ nào đã và đang sử dụng,dù là truyền hình tương tự hay truyền hình số có khả năng cung cấp các đặc tính này mà không phải nâng cấp nhất định.Có thể dưới dạng sửa chữa lỗi linh hoạt ,nén tốt hơn,và các công nghệ tiết kiệm nguồn tiên tiến và các thuộc tính hỗ trợ việc di chuyển và chuyển vùng.Những yêu cầu này đã dẫn tới sự phát triển của các công nghệ được thiết kế đặc biệt cho truyền hình

di động.Sự phát triển của các công nghệ còn phụ thuộc vào các nhà cung cấp dịch vụ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 4 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

và các nhà khai thác trong các lĩnh vực riêng của dịch vụ di động,các dịch vụ phát thanh và không dây băng rộng

1.3.Truyền hình di động quảng bá và tương tác

Các máy thu truyền hình di động là các máy cầm tay có thể kết nối tới các mạng 2G và 3G.Bởi vậy các máy thu di động không những được sử dụng cho thông tin thoại

và dữ liệu,mà có thể làm máy thu truyền hình di động.Tùy thuộc vào mỗi quốc gia và các nhà khai thác,các máy có thể sử dụng dưới mạng di động 3G hay 2.5G,có thể là công nghệ CDMA hay GSM

Các dịch vụ đa phương tiện dự kiến trên mạng 3G như goi video,video hội nghị,chia sẻ ảnh và file nhạc,video theo yêu cầu,các ứng dụng giao dịch thương mại di động Khi các dịch vụ truyền hình di động được cung cấp thông qua các mạng quảng bá,dịch vụ được tập trung nhiều hơn cho phát triển truyền hình quảng bá.Tuy vậy,các nhà khai thác của các mạng quảng bá cũng nhận ra có khả năng thực hiện truyền thông trong các máy thu di động,khả năng này có thể cung cấpcác ứng dụng tương tác.Ví dụ,các dịch vụ DMB-S cung cấp qua vệ tinh của Hàn Quốc cũng có cung cấp một kênh hồi tiếp và các nhà cung cấp nội dung trên T-DMB sử dụng mạng CDMA ở Hàn Quốc.Truyền hình di động được cung cấp qua mạng 3G luôn tương tác với chính mạng

dữ liệu 3G ở khắp nơi

1.4 Tổng quan về các công nghệ cung cấp dịch vụ truyền hình di động

Hình 1.1 Tổng quan công nghệ truyền hình di động

Đã có một số công ngh

động hiện nay.Chúng ta có th

hướng chính đó là: theo các m

vệ tinh;và cuối cùng là theo các m

vẫn đang không ngừng phát tri

mới đang ở giai đoạn đầu trong quá tr

Hình 1.2 Các công ngh

1.4.1 Các dịch vụ truy

Khi mạng phát triển l

nghĩa cho âm thanh và hình

đề xuất cho các kênh video tr

hoặc cao hơn nữa.Với tốc độ

MPEG-4 thì việc cung cấp dị

ảnh đồng bộ xuyên các mạng v

nỗ lực chuẩn hóa bởi 3PP để

giải thuật nén được sử dụng

công nghệ được sử dụng để cung cấp các dịch vụ

n nay.Chúng ta có thể phân chia các dịch vụ truyền hình di

à: theo các mạng 3G,theo các mạng truyền hình quảng bá mùng là theo các mạng không dây băng rộng.Tất cả các công ngh

ng phát triển vì sự phát triển của các dịch vụ truyềđầu trong quá trình phát triển

Hình 1.2 Các công nghệ truyền hình di động

ụ truyền hình di động sử dụng nền tảng mạng di

ển lên 3G,tốc độ dữ liệu gia tăng và các giao th

à hình ảnh được phát đi cũng được bổ sung.Điều n

video trực tiếp bởi mạng 3G có thể truyền tải với tố

ốc độ đó kết hợp với mã hóa hiệu suất cao như

ấp dịch vụ video trở nên rất khả thi.Để cung cấạng và nhiều loại máy cầm tay nhỏ có thể nhậ

i 3PP để chuẩn hóa các file định dạng có thể truyềụng

ch vụ truyền hình di ình di động theo ba ảng bá mặt đất và các công nghệ này truyền hình di động

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 6 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

Truyền hình di động sử dụng trên nền tảng 3G và 3G+ mở rộng và có thể xa hơn nữa về sau được chia thành các dịch vụ unicast và các dịch vụ multicast và broadcast.Các mạng 3G cũng được chia thành 2 dòng:

-các mạng 3G phát triển từ mạng GSM

-các mạng 3G phát triển từ CDMA

Có hai cách tiếp cận để vận chuyển nội dung cho truyền hình di động.Đó là broadcast và unicast.Ở kiểu broadcast,cùng một khối nội dung được tạo ra sẵn sàng truyền tới người sử dụng với số lượng không hạn chế qua mạng.Kiểu broadcast dành cho việc phát các kênh truyền hình quảng bá với yêu cầu phổ thông

Truyền theo kiêu unicast là một cách khác được thiết kế để phát tới người sử dụng các video mà người sử dụng đã lựa chọn hay các dịch vụ video/audio

khác.Các kết nối thực sự khác biệt ở mỗi người sử dụng tùy theo sự lựa chọn của mỗi người,khối nội dung được truyền tới với chất lượng như các dịch vụ khác.Unicast rõ ràng có hạn chế về số người sử dụng vì khả năng tài nguyên

Hình 1.3 Truyền dẫn quảng bá và đơn hướng trong truyền hình di động

1.4.2 Truyền hình di động sử dụng các mạng truyền hình mặt đất:

Khái niệm truyền hình di động sử dụng các mạng quảng bá mặt đất có phần tương tự như các máy thu vô tuyến FM được thiết kế vào trong máy điện thoại cầm tay Việc tiếp nhận sóng vô tuyến từ các kênh FM và không sử dụng đến tài nguyên của mạng 2G hay 3G nên các máy cầm tay vẫn có thể hoạt động bình thường.Các máy

cầm tay có một nút điều chỉnh máy thu hình và bộ điều chế cho tín hiệu FM được gắn vào riêng biệt.Ở những nơi không có di động 2G,3G,vô tuyến FM vẫn hoạt động thì truyền hình di động sử dụng công nghệ quảng bá số mặt đất cũng theo lí thuyết tương

tự và sử dụng phổ VHF hoặc UHF để truyền tải dịch vụ truyền hình di động

Chuẩn DVB-T được tăng cường bổ sung thêm các đặc tính thích hợp cho thu di động,và được đổi tên thành chuẩn DVB-H Dịch vụ truyền hình di động cung cấp theo kiểu quảng bá sử dụng cơ sở hạ tầng hiện tại hay mới của DVB-T được điều chỉnh cho DVB-H hoặc của DAB được điều chỉnh cho T-DMB

Các dịch vụ DVB-H,T-DMB có tiềm năng lôi cuốn nhờ chế độ quảng bá,tiết kiệm được phổ tần có giá trị 3G và các chi phí liên quan cho khách hàng cũng như nhà khai thác dịch vụ.Tuy nhiên,các mạng máy phát mặt đất không thể tiếp cận được mọi chỗ và bị hạn chế bởi tầm nhìn thẳng của các máy phát.Nhưng với 1 khe 8Mhz có thể cung cấp nhiều kênh cho truyền hình di động thì nhiều nước hiện nay đã tập trung vào cung cấp tài nguyên theo kiểu này

Truyền hình di động theo kiểu truyền hình quảng bá mặt đất cũng phân làm

3 luồng công nghệ chính đã và đang tiếp tục phát triển:

- Phát thanh truyền hình di động sử dụng các tiêu chuẩn truyền hình quảng bá mặt đất có sửa đổi :DVB-T,công nghệ sử dụng rộng rãi cho việc số hóa các mạng truyền hình quảng bá ở Châu Âu,châu Á và một số khu vực khác trên thế giới.Công nghệ được sử dụng với những cải tiến nhất định như DVB cho máy cầm tay hay gọi là DVB-H.Đây là một chuẩn chính mà dựa vào chuẩn này,rất nhiều mạng thương mại đã bắt đầu triển khai các dịch vụ truyền hình di động.ISDB-T sử dụng ở Nhật là một trường hợp tương tự khác

- Phát thanh truyền hình di động sử dụng các tiêu chuẩn phát thanh số quảng bá

có sửa đổi :các chuẩn DAB cung cấp một môi trường linh hoạt cho các tín hiệu đa phương tiện của truyền hình quảng bá mặt đất bao gồm dữ liệu,âm thanh,hình

ảnh được sử dụng ở rất nhiều nơi trên thế giới.Các chuẩn này được điều chỉnh thành các chuẩn DMB.Lợi thế của công nghệ này là được thử nghiệm tốt và phổ của chúng được cấp phát bởi ITU cho các dịch vụ DAB.Quảng bá đa phương tiện số mặt đất (T-DMB) là một chuẩn như vậy

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 8 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

Truyền hình quảng bá mặt đất sử dụng các công nghệ mới khác :FLO là một công nghệ mới sử dụng CDMA như một giao diện,nó có thể được sử dụng cho phát quảng bá và đa hướng bằng việc thêm một số tính năng vào các mạng CDMA.Tóm lại một số công nghệ truyền hình di động quảng bá mặt đất chính:

Băng thông RF 5-8MHz 1,54MHz(Hàn 433kHz(Nhật

Công nghệ tiết Cắt lát thời gian Thu nhỏ băng Thu nhỏ băng

Bảng1.1 So sánh các công nghệ truyền hình di động phát quảng bá mặt đất

1.4.3.Truyền hình di động sử dụng vệ tinh:

Phát thanh số(DAB) được truyền qua vệ tinh cũng như qua phương tiện vô tuyến mặt đất đã được sử dụng ở nhiều nước.DAB là một sự thay thế cho việc truyền dẫn sóng FM tương tự truyền thống.DAB có khả năng phát các âm thanh stereo chất lượng cao và dữ liệu thông qua quảng bá trực tiếp từ vệ tinh hay các máy phát vô tuyên mặt đất tới các máy thu DAB.Các chuẩn phát thanh đa phương tiện số(DMB) được mở rộng từ các chuẩn DAB,hợp nhất với các đặc tính cần thiết để cho phép truyền dẫn được các dịch vụ truyền hình di động Một số nhà khai thác ở Hàn Quốc đã phóng vệ tinh với chùm công suất tâp trung rất cao cung cấp cho Hàn Quốc và Nhật Bản để cung cấp phát trực tiếp truyền hình di động cho các máy cầm tay.Các chuẩn ví dụ như DMB-S hay SDMB.Các dịch vụ như vậy cũng đã được triển khai ở Châu Âu và các nước khác

1.4.4 Truyền hình di động sử dụng các công nghệ khác như WiMAX hayWiBro:

WiBro(Wireless Broadband) là dịch vụ truy cập Internet không dây tốc độ cao.Dịch vụ này sử dụng băng tần WiMAX,có thể cung cấp truy nhập internet khi máy nhận đang chuyển động với tốc độ lên đến 60km/h.Các dạng ứng dụng cho WiBro là

âm thanh và hình ảnh theo yêu cầu,tải nhac chuông giao dịch điện tử

1.5.Kết luận

So sánh các công nghệ dịch vụ truyền hình di động xem công nghệ nào tốt hơn là 1 việc làm rất khó khăn.Chúng ta cần quan tâm đến các tham số quan trọng để đánh giá công nghệ:

- Sự ổn định của truyền dẫn và chất lượng dịch vụ kỳ vọng trong nhà và ngoài trời

- Tiết kiệm nguồn

- Thời gian chuyển kênh

- Các thông số của máy cầm tay hỗ trợ dịch vụ

- Hiệu quả sử dụng phổ tần

- Chi phí khai thác dịch vụ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 10 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

- Các thông số như chất lượng,cước và đặc trưng thu tín hiệu,sự phụ thuộc vào mạng cơ sở

- Các yêu cầu của khách hàng như khả năng phủ sóng,khả năng chuyển vùng ,các kiểu máy cầm tay và khả năng sử dụng dịch vụ

CHƯƠNG 2 : CÁC HỆ DVB

2.1 Giới thiệu chung

DVB Digital Video Broadcasting (DVB) là một tập hợp các tiêu chuẩn để xác định kỹ thuật số phát sóng bằng cách sử dụng vệ tinh hiện có, cáp, và cơ sở hạ tầng trên mặt đất Trong đầu những năm 1990, đài truyền hình châu Âu, các nhà sản xuất thiết bị tiêu dùng, và các cơ quan quản lý đã thành lập Tập đoàn Phát động châu Âu (ELG) để thảo luận về giới thiệu truyền hình kỹ thuật số (DTV) trên toàn châu Âu ELG nhận ra rằng tôn trọng lẫn nhau và niềm tin đã được thiết lập giữa các thành viên sau này trở thành dự án DVB Ngày nay, Dự án DVB bao gồm hơn 220 tổ chức tại hơn 29 quốc gia trên toàn thế giới DVB-tuân thủ kỹ thuật số phát sóng và các thiết bị phổ biến rộng rãi và được phân biệt bởi logo DVB Nhiều dịch vụ phát sóng DVB có sẵn trong châu Âu, Bắc và Nam Mỹ, châu Phi, châu Á, và Úc Các truyền hình kỹ thuật số hạn đôi khi được dùng như một từ đồng nghĩa với DVB Tuy nhiên, Hệ thống Truyền hình Uỷ ban tiêu chuẩn (ATSC) là tiêu chuẩn phát sóng kỹ thuật số được sử dụng ở Mỹ

Với DVB được sử dụng rộng rãi ở rất nhiều quốc gia, bây giờ nó đã trở thành một trong những gia đình tiêu chuẩn cho phát sóng Các sự phát triển đã được thực hiện vượt ra ngoài các tiêu chuẩn DVB đầu tiên được đưa ra, và bây giờ đã đạt được các cơ

liên tục thành tín hiệu r ời rạ c để xử lý Quá trình này gọi là lấy mẫu tín hiệu

(sampling), đó là thay tín hiệu liên tục bằng biên độ của nó ở những thờ i điểm cách

đều nhau, gọi là chu kỳlấy mẫu Các giá trị này sẽ được chuyển thành số nhị phân để

có thể xử lý được Vấn đề ở đây là phải lấy mẫu như thế nào để có thể khôi phục lại tín hiệu gốc Tín hiệu lấy mẫu của tín hiệu gốc s(t) biểu diễn là s(nT) với T là chu kỳ lấy mẫu

∞ Phổ của tín hiệu lấy mẫu l

Ss(f) = S(f)*U(f)

=

s

Hình 2

Quá trình lấy mẫu mô t

do tín hiệu u(t) là các xung l

t 0

t

0

Hình 2.1 – Tín hiệu lấy mẫu và phổ

ẫu mô tả ở trên là quá trình lấy mẫu lý tưởng Trong th

à các xung lấy mẫu vớ i chu kỳ T, độ rộng τ và biên độ a n

ng Trong thực tế,

ộ a nên phổ tín

τ

sin(πfτ)

(1.4) πfτ

nT+τ / 2 (do giá trị lấy mẫu là

nT−τ / 2 Tuy nhiên do τ<< T nên sai lệch không đáng kể

tử gọi là đồng nhất Quá trình này thực hiện bằng hàm bậc thang mô tả như sau:

Quá trình lượng tử có thể thực hiện bằng cách định nghĩa giá trị trung tâm của

hàm lượng tử Ví dụ như trong hình 1.5, các giá trị trong khoảng từ (n – ½)q đến (n +

½)q sẽ được làm tròn là n Phương pháp này sẽ cực tiểu hóa công suất của tín hiệu lỗi

Một phương pháp khác có thể sử dụng là dùng hàm cắt, nghĩa là các giá trị trong khoảng [nq,(n+1)q) sẽ làm tròn thành n

Như vậy, quá trình l ượng tử hóa sẽ làm méo dạ ng tín hiệu và xem như tồn tị một tín hiệu nhiễu Sự méo dạng này gọi là méo lượng tử hay còn gọi là nhiễu lượng

tử

s(n) = sq(n) + e(n) (1.15)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 14 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

Biên độ của tín hiệu nhiễu lượng tử sẽ nằm trong khoảng (-q/2,q/2) Do sai số lượng tử không biết trước nên việc mô tả sai số lượng tử mang tính thống kê Tổng quát, ta có thể xem e(n) là chuỗi các biến ngẫu nhiên trong đó:

- Thống kê của e(n) không thay đổi theo thời gian (nhiễu lượng tử hóa là

quá trình ngẫu nhiên dừng)

- Nhiễu lượng tử e(n) là chuỗi các biến ngẫu nhiên không tương quan

- Nhiễu lượng tử e(n) không tương quan với tín hiệu ngõ vào s(n)

- Hàm mật độ xác suất của e(n) phân bố đều trên tầm các giá trị của sai số

12

Tín hiệu được lấy mẫu và lượng tử hóa bao gồm một tập hợ p các số và được lưu trữ ở dạng nhị phân Đối với số nhị phân N bit sẽ có tối đa 2N giá trị khác nhau ứng với 2N mức lượ ng tử khác nhau Như vậy, phạm vi lượng tử sẽ bị giới hạn trong khoảng từ q đến 2Nq, bất kỳ biên độ tín hiệu nào vượt quá giá trị này thì sẽ bị cắt bỏ

Giả sử tín hiệu mã hóa có biên độ trong khoảng [-Am,Am]:

A m(1.18)

s

s

e

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 16 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

Ngoài phương pháp mã hóa tuyế n tính như trên (các mức lượng tử có cùng số bit nhị phân bằng nhau), ta còn sử dụng phương pháp mã hóa phi tuyến Phương pháp này sử dụng các bước lượng tử thay đổi theo biên độ tín hiệu Một phương pháp được chuẩn hóa bởi CCITT là luật mã hóa 13 đoạn thường dùng trong mạng viễn thông Luật mã hóa 13 đoạn (13-segment coding law) thực hiện chuyển đổi biên độ của tín hiệu x thành tín hiệu y như sau:

2.3 Số hóa tín hiệu video

2.3.1 Lấy mẫu tín hiệu Video số

Tín hiệu vào fv có tần số fb sẽ được biến đổi từ hình bao dạng sóng qua các xung hẹp với chu kỳ lấy mẫu TS Tần số lấy mẫu là :

S S

a Tần số lấy mẫu tín hiệu Video tổng hợp (Composite Video Signal)

Đối với tín hiệu video tổng hợp, tần số lấy mẫu tín hiệu video thông thường bằng 2, 3 hoặc 4 lần tần số sóng mang màu fsc

Thông thường thì người ta chọn fs = 3fsc

NTSC : fs = 10.7 MHz PAL : fs = 13.3 MHz Thế nhưng người ta thường dùng fs = 4fsc

NTSC : fs = 14.32 MHz PAL : fs = 17.72 MHz

Do tín hiệu video số mang đầy đủ những khuyết điểm của video tương tự nên người ta thường sử dụng phương pháp số hoá tín hiệu thành phần

b Tần số lấy mẫu tín hiệu Video thành phần(Component Video Signal)

Với tín hiệu video thành phần, tần số lấy mẫu thường được lấy thông qua tỉ lệ tần số giữa tín hiệu chói và tín hiệu màu Thông thường có các tỉ lệ 4:1:1; 4:2:2; 4:4:4…, ta sẽ nghiên cứu kỹ ở phần sau

2.3.2 Lượng tử hoá biên độ tín hiệu video (Quantizing)

Đây là quá trình biến đổi tín hiệu sau lấy mẫu thành các khoảng rời rạc, gọi là khoảng lượng tử (Q)

Với n là số bit/mẫu

Nếu n = 8, thì sẽ có 28 = 256 khoảng lượng tử

Có hai cách lấy khoảng lượng tử:

- Tuyến tính: các khoảng lượng tử cách đều nhau không phụ thuộc tín

hiệu analog vào

- Không tuyến tính: Các khoảng lượng tử thay đổi theo biến đổi biên độ

của tín hiệu Các vùng ít biến đổi thì khoảng cách lượng tử thưa, các vùng biến đổi nhiều thì khoảng cách lượng tử ngắn

Quá trình lượng tử là làm tròn các đỉnh xung vuông (biên độ tín hiệu đã lấy

mẫu so snh với một mức lượng tử gần nhất) Như vậy sẽ có sai số trong quá trình lượng tử hĩa do làm tròn Sai số này sẽ Q

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 18 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

Giá trị trung bình (RMS – Root Mean Square) của mọi sai số lượng tử có giá trị :

12

Q RMS =

Giá trị của tín hiệu ra (bộ DAC) là:

[ ]dB n

Q

Q Q

RMS

8 10 02 6 12 2 log

S

RMS

96 58

+

=

b w

q s

V f

f n

Q

S

10 max

2log108.1002.6

q

V V

Fmax : là tần số video cực đại (4.2; 5; 5.5; 6 mhz)

Vq : là điện áp tín hiệu toàn bộ khoảng lượng tử [V]

Vw : là điện áp mức trắng [V]

Khi tần số lấy mẫu fs ≥ 2fmax thì không có sự xuyên nhiễu giữa hai phổ, chỉ cần một lọc (LPF) là tách được tín hiệu gốc

- Khi fs< fmax tín hiệu qua LPF bị xuyên nhiễu gọi là Aliasing noise không chấp nhận được Fmax là tần số cao nhất của tín hiệu nguyên thủy, ở Audio fmax = 20 KHz

⇒ chọn fs = 44.1 KHz, fs là tần số lấy mẫu

- Trước khi thực hiện ADC, phải giới hạn băng tần audio đến ½ fs, nếu không

có thể gây ra hiện tượng chồng phổ và méo tín hiệu khôi phục

- Xung lấy mẫu phải có thời gian hẹp, bằng một chu kỳ lấy mẫu

Hiện nay thường dùng 4 chuẩn tần số lấy mẫu cho tín hiệu Audio:

- 32 KHz (tiêu chuẩn chuyên dụng) dùng trong truyền dẫn và phát thanh FM stereo

- 44.1 KHz (tiêu chuẩn dân dụng ) : Dùng trong VCR, CD, R_DAT player

- 48 KHz (tiêu chuẩn phát thanh) : Tiêu chuẩn phát thanh băng tần rộng và truyền hình chất lượng cao

- Lấy mẫu tần số cao (over sampling) 4fs để giảm méo lượng tử

SNR[db] = 6.02n + 1.76 + 10log10d

Với d : hệ số lấy mẫu tần số cao (d = 4)

N : Số bit / mẫu lượng tử

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 20 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

2.4.2 Lượng tử hoá (Quantizing):

- Sau quá trình lấy mẫu là quá trình lượng tử hoá Các mức biên độ được rời rạc từng mức biên độ với giá trị nhị phân tương ứng Nếu n bit lấy mẫu sẽ có 2nkhoảng lượng tử

- Khoảng lượng tử là không đối xứng với các chuyển dịch dương và âm của tín hiệu audio gốc

- Số mức lượng tử càng tăng thì mo lượng tử càng tăng thì méo lượng tử càng giảm

- Gọi Q là khoảng lượng tử hoá (

22

Q Q

−

÷+ ) ta có tỉ số tín hiệu / nhiễu lượng tử SNR là :

12 2

2 1

n n

Q

Q N

Loại PCM được dùng nhiều vì đơn giản, tuy nhiên ít hiệu quả Đặc điểm của nó

là thực hiện tuyến tính cho tấc cả các khoảng lượng tử hóa Các mức lượng tử hoá được gán bằng các từ mã theo một trật tự logic Hình 1.7 là sơ đồ khối là quá trình mã hoá và giải mã PCM

2.5 Truyền dẫn của DVB

2.5.1 Truyền hình số mặt đất

Số hóa truyền hình diễn ra chủ yếu bằng các công nghệ phát quảng bá mặt đất ASTC-dùng tại Mỹ,Canada,Trung Quốc… nơi có tiêu chuẩn NTSC và quy hoach kênh 6Mhz; và tiêu chuẩn DVB-T được dùng ở châu Âu,châu Á… nơi mà các sóng mang số cần cùng tồn tại với các sóng mang PAL tương tự.DVB-T sử dụng chung phổ tần với truyền hình tương tự đó là dải VHF 174-

230Mhz (băng III VHF) và UHF 470-862Mhz (băng UHF)

DVB-T sử dụng điều chế COFDM,điều chế này được thiết kế rất phù hợp với truyền dẫn mặt đất.Trong khi một tín hiệu tương tự lại chịu sự suy giảm về chất lượng do truyền dẫn đa đường và tín hiệu phản xạ,đó là nguyên nhân gây ảnh bóng,thì truyền dẫn số tránh được tín hiệu phản xạ,tiếng vọng và nhiễu đồng kênh.Đó là nhờ dữ liệu được trải đều ra số lượng lớn các sóng mang con gần nhau

Phương thức truyền hình số mặt đất có những nhược điểm như:

- Kênh bị giảm chất lượng do hiện tượng phản xạ nhiều đường do bề mặt mặt đất cũng như các tòa nhà

- Giá trị tạp do con người tạo ra là rất cao

- Do phân bố tần số khá dầy trong phổ tần đối với truyền hình, giao thoa giữa truyền hình tương tự và truyền hình số là vấn đề cần phải xem xét

Chính vì vậy đã có ý kiến cho rằng phát sóng truyền hình số mặt đất là không thực tế Tuy nhiên, sự ra đời của các chuẩn truyền hình số mặt đất như DVB-T của châu Âu và ATSC của Mỹ đã khắc phục

2.5.2 Truyền hình cáp

Để truyền tín hiệu truyền hình số có thể sử dụng bốn phương thức là truyền qua cáp quang, truyền qua mạng Internet, truyền qua vệ tinh và mặt đất (viba số) Việc phát triển cả bốn phương thức truyền là rất thực tế bởi vì bốn môi trường này sẽ có sự

bổ sung hỗ trợ cho nhau Nếu truyền hình vệ tinh số có thể phủ sóng một khu vực rất lớn với số lượng chương trình lên đến hàng trăm thì truyền hình số trên mặt đất sẽ được dùng để chuyển các chương trình khu vực, nhằm vào một số lượng không lớn người thu Đồng thời ngoài việc thu bằng anten cố định trên mái nhà, truyền hình mặt

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 22 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

đất còn cho phép thu bằng anten nhỏ của các máy thu sách tay thu di động Truyền hình cáp số phục vụ thuận lợi cho đối tượng là cư dân ở các khu đông đúc, không có điều kiện lắp các anten thu vệ tinh

Để thực hiện các phương thức truyền trên, hiện nay trên thế giới đã xuất hiện các tiêu chuẩn phát truyền hình quảng bá như DVB của châu âu, ATSC của Mỹ và đã phát thử nghiệm trong thực tế thành công

Hệ thống truyền hình cáp - CATV - xuất hiện vào những năm cuối của thập niên 40 Đây là một hệ thống truyền hình có khả năng phục vụ cho một khu vực tập trung đông dân cư, nơi khó có thể nhận được tín hiệu truyền hình từ các máy thu hình đặt trong các nhà riêng do khoảng cách tới đài phái quá xa hay do sự ảnh hưởng của đồi núi Vì vậy cần thiết lập các anten đặt tại các điểm phù hợp để có thể thu được tín hiệu truyền hình đảm bảo chất lượng và truyền qua đường cáp phục vụ cho một nhóm dân chúng nào đó

Nhờ sự phát triển của hệ thống chuyển tiếp viba, rất nhiều loại hình dịch vụ đã

ra đời có khả năng phục vụ tốt cho một khu vực như trên Vào cuối những năm 70 vệ tinh viễn thông ra đời cho phép hệ thống truyền hình cáp nhận được tất cả các chương trình truyền hình trên toàn thế giới Đồng thời dung lượng kênh truyền cũng tăng lên đáp ứng được nhu cầu của cả một thành phố rộng lớn

Truyền hình cáp sử dụng các kênh truyền nằm trong phạm vi dải thông ở cận dưới của băng UHF Các kênh truyền hình cáp được chia ra thành các băng VHF thấp, VHF giữa, VHF cao và siêu băng (superband)

Một ưu điểm của hệ thống truyền hình cáp là có thể sử dụng các kênh kề nhau

để truyền tín hiệu trong tất cả các phạm vi mà không xuất hiện hiện tượng nhiễu đồng kênh Tuy nhiên, các tín hiệu phải được điều khiển ở độ tuyến tính cao nhằm tránh hiện tượng điều biến tương hỗ

Cáp quang là một trong nhiều kỹ thuật được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp truyền thông những năm gần đây và đã đạt được những thành quả to lớn Môi trường truyền của cáp quang là bức xạ hồng ngoại với các thành phần điện từ có tần số cực cao, đồng thời một ưu thế nữa của hệ thống cáp quang chính là độ rộng dải thông rất lớn Với dải thông này có thể truyền đi các tín hiệu số nói chung (tín hiệu truyền

hình số nói riêng) một cách hiệu quả, ngoài ra hệ thống quang còn có thể sử dụng truyền các tín hiệu tương tự

Tín hiệu số là dạng tín hiệu phù hợp với đường truyền dẫn quang Do chất lượng tín hiệu ít phụ thuộc đường truyền, nên có thể thực hiện truyền trong khoảng cách xa với các trạm bù Thông thường sử dụng phương pháp điều xung mã PCM để điều chế nguồn tín hiệu

Cáp quang có nhiều ưu điểm nổi bật trong việc truyền dẫn tín hiệu số thể hiện ở những điểm: Băng tần rộng, cho phép truyền các tín hiệu số có tốc độ bit cao Độ suy giảm thấp trên một đơn vị chiều dài Độ suy giảm giữa các sợi quang dẫn cao, và thời gian trễ qua cáp quang thấp

Với những đặc điểm trên cáp quang có thể truyền tín hiệu truyền hình số trong thời gian thực với chất lượng cao Để truyền tín hiệu video số bằng cáp quang, cần phải sử dụng mã kênh truyền Tín hiệu video sau khi được biến đổi sang dạng số được

mã hoá bằng mã sơ cấp Tín hiệu mã này chưa thể truyền được trong một khoảng cách

xa Các mã đường truyền thường được sử dụng như AMI, HDB3, nBmB v.v

Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình cáp

Mạng truyền hình cáp bao gồm 3 thành phần chính: Hệ thống thiết bị tại trung tâm, hệ thống mạng phân phối tín hiệu và thiết bị thuê bao

- Hệ thống thiết bị trung tâm:

Hệ thống trung tâm (Headend System) là nơi cung cấp, quản lý chương trình hệ thống mạng truyền hình cáp Đây cũng chính là nơi thu thập các thông tin quan sát trạng thái, kiểm tra hoạt động mạng và cung cấp các tín hiệu điều khiển

Hệ thống thiết bị trung

tâm (Headend system)

Thiết bị thuê bao (Customer system)

Mạng phân phối tín hiệu (Distribution network)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN VŨ SƠN 24 SVTH: NGUYỄN VĂN CHUNG

Với các hệ thống mạng hiện đại có khả năng cung cấp các dịch vụ truyền hình tương tác, truyền số liệu, hệ thống thiết bị trung tâm còn có thêm các nhiệm vụ như:

mã hoá tín hiệu quản lý truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với các mạng viễn thông như mạng Internet

- Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp:

Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ trung tâm mạng đến các thuê bao Tuỳ theo đặc trưng của mỗi hệ thống truyền hình cáp, môi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ thay đổi: với hệ thống truyền hình cáp như MMDS, môi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ là sóng vô tuyến, còn đối với hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable TV) môi trường truyền dẫn sẽ là các hệ thống cáp hữu tuyến (cáp quang, cáp đồng trục, cáp đồng xoắn .) Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến có nhiệm vụ nhận tín hiệu phát ra từ các thiết bị trung tâm, điều chế, khuếch đại và truyền vào mạng cáp Các thiết bị khác trong mạng có nhiệm

vụ khuếch đại, cấp nguồn và phân phối tín hiệu hình đến tận thiết bị của thuê bao Hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là bộ phận quyết định đến đối tượng dịch vụ, khoảng cách phục vụ, số lượng thuê bao và khả năng mở rộng cung cấp mạng

- Thiết bị tại nhà thuê bao:

Với một mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ tương tự, thiết bị tại thuê bao

có thể chỉ là một máy thu hình, thu tín hiệu từ mạng phân phối tín hiệu Với mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ hiện đại hơn, thiết bị thuê bao gồm các bộ chia tín hiệu, các đầu thu tín hiệu truyền hình (Set-top-box) và các cáp dẫn Các thiết bị này

có nhiệm vụ thu tín hiệu và đưa đến TV để thuê bao sử dụng các dịch vụ của mạng: Chương trình TV, truy nhập Internet, truyền dữ liệu

2.5.3 Truyền hình vệ tinh

Việc sử dụng vệ tinh cho hệ thống truyền hình cáp và hệ thống truyền hình quảng bá được bắt đầu từ những năm 70 của thế kỷ, và phát triển với tốc độ nhanh chóng Vai trò của vệ tinh hiện nay là không thể thiếu được trong cả việc truyền dẫn và phát sóng các chương trình truyền hình Một hệ thống truyền hình qua vệ tinh có nhiều

ưu điểm, trong đó nổi bật là: