Nghiên cứu hệ thống truyền hình số dvb

Luận văn chia làm 4 phần trong đó 2 phần đầu đề cập đến các hệ thống DVB sử dụng Truyền dẫn số vệ tinh S-DVB, mạng cable C-DVB, và trạm mặt đất DVB.. Hệ thống truyền dẫn vệ tinh  Các d

Trang 1

Trường đại học bách khoa hà nội

-

NGUYỄN QUỐC TỊCH

Luận văn thạc sỹ

LƯỢNG DỊCH VỤ TẠI NGÂN HÀNG NễNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NễNG THễN PHÚ

THỌ

Luận văn thạc sỹ ngànH : QUẢN TRỊ K INH DOANH

Hà Nội-2008

Trang 2

Trường đại học bách khoa hà nội

- NGUYỄN QUỐC TỊCH

Luận văn thạc sỹ

DỊCH VỤ TẠI NGÂN HÀNG NễNG NGHIỆP VÀ

PHÁT TRIỂN NễNG THễN PHÚ THỌ

Luận văn thạc sỹ ngànH : QUẢN TRỊ KINH DOANH

NG ƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS BÙI XUÂN H ỒI

Hà Nội-2008

Trang 3

Học viên : Đỗ Thị Thanh Nga Lớp CaohocDTVT2003 1

Mục lục

L ời mở đầu 3

Chương1 Tổng quan về hệ thống truyền hình số 4

1.Tổng quan về mô hình truyền hình số 4

2 Giao diện mạng truyền dẫn 5

2.1 Giao diện mạng dùng vệ tinh 5

2.1.1 Tổng quan về hệ thống truyền dẫn vệ tinh số 5

2.1.2 Hệ thống truyền dẫn vệ tinh 10

2.1.3.Hệ thống tích hợp thu và giải mã 10

2.1.4 Yêu cầu về chất lượng tín hiệu 11

2.1.5 Tín hiệu trải phổ ở đầu ra của bộ điều chế 13

2.1.6 Các ví dụ về sử dung hệ thống 15

2.1.7 Thiết bị vệ tinh 21

2.1.8 Các phương pháp truy nhập vệ tinh 24

2.2 Giao diện mạng dùng cáp 28

2.2.1 Tổng quan về hệ thống truyền dẫn cáp 29

2.2.2 Cấu trúc khung vận chuyển MPEG2 30

2.2.3 Ngẫu nhiên hoá tín hiệu trải phổ 31

2.2.4 Xẽn kẽ mã xoắn 33

2.2.5 Chuyển byte thành tín hiệu 34

2.2.6 Điều chế 36

2.3 Giao diện mạng dùng trạm mặt đất 41

2.3.1 Tổng quan về hệ thống DVB-T 41

2.3.2 Phương thức điều chế và mã hoá kênh 43

2.3.3 Cấu trúc khung OFDM 51

2.3.4 Các tín hiệu tham khảo 53

Chương 2 Hệ thống MPEG2 55

2.1 Tổng quan về hệ thống MPEG2 55

2.2 Dòng số liệu cơ bản đóng gói (PES) 58

2.3 Các dòng số liệu chương trình MPEG-2 61

2.4 Các dòng số liệu truyền tải MPEG-2 61

Chương 3 Thông tin về dịch vụ 64

3.1 Thông tin về bảng thông tin về dịch vụ 64

3.1.1 Thông tin về bảng thông tin mạng 64

3.1.2 Thông tin về bảng liên kết nhóm dịch vụ 66

3.1.3 Thông tin bảng mô tả dịch vụ 66

3.1.4 Thông tin về bảng thông tin sự kiện 67

Trang 4

3.2 Sử dụng và định vị bộ mô tả thông tin dịch vụ 71

3.3 Các bộ mô tả bảng thông tin liên kết nhóm 74

3.4 Các bộ mô tả bảng mô tả dịch vụ 76

3.5 Các bộ mô tả về thông tin sự kiện 80

3.6 Các bộ mô tả về bảng thông tin dịch chuyển thời gian 83

3.7 Các bộ mô tả về sắp xếp chương trình 84

Chương 4 Các thành phần dữ liệu 85

4 1 Tín hiệu truyền hình tương tự 85

4.2 Phổ tín hiệu truyền hình 85

4.3 Tín hiệu truyền hình số theo tiêu chuẩn SDTV và HDTV 86

K ết luận Error! Bookmark not defined T ài liệu tham khảo 88

Trang 5

Âu cũng như Châu Mỹ

Việc nghiên cứu và tiếp tục phát triển rộng rãi hệ thống này tại Việt Nam

đã trở nên cấp thiết khi mà hạ tầng thông tin của Việt Nam đã dần đáp ứng được các yêu cầu kể cả về quy mô cũng như chất lượng có thể xây dựng thành công hệ thống ở toàn bộ quy mô

Trong luận văn này, tác giả tập trung vào giải thích các hệ thống cơ bản trong DVB cũng như các lý thuyết đã được ứng dụng trong thực tế của các

hệ thống tại Châu Âu và Châu Mỹ này nhằm góp phần cố gắng nhanh chóng đưa hệ thống vào triển khai rộng rãi tại Việt nam

Luận văn chia làm 4 phần trong đó 2 phần đầu đề cập đến các hệ thống DVB sử dụng

Truyền dẫn số vệ tinh S-DVB, mạng cable C-DVB, và trạm mặt đất DVB

T-Hai phần giữa tập trung vào cấu trúc gói truyền dẫn dữ liệu sử dụng chuẩn MPEG2 cũng như việc quản lý các thông tin về dịch vụ của DVB

Phần cuối cùng trình bày một số khái niệm cơ bản về tín hiệu tương tự, phổ tín hiệu và điều chế của truyền hình số có thể coi như phần tham khảo cho các độc giả có thêm các khái niệm về tín hiệu truyền hình cơ bản

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn tới PGS Đoàn Nhân Lộ người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài luận văn thạc sỹ này

Hà N ội, Việt Nam 10/2005

Đỗ Thị Thanh Nga - CH ĐTVT 2003

Trang 7

2 Giao diện mạng truyền dẫn

(Broadcasting network interface)

2.1 Giao diện mạng dùng vệ tinh

2.1.1 Tổng quan về hệ thống truyền dẫn vệ tinh số

(Digital sattelite transmission system)

Hệ thống truyền dẫn vệ tinh số nhằm mục đích truyền dữ liệu từ một vị trí này tới một hoặc nhiều vị trí khác

Hình 1.2: Tổng quan về hệ thống truyền dẫn vệ tinh số theo chuẩn

ATSC

Trang 8

Như hình vẽ 1.2, datasource và datasink đại diện cho bộ mã hoá /ghép kênh và bộ giải mã / giải kênh dùng trong các ứng dụng truyền hình tiên tiến và nó cũng đại diện cho các nguồn dữ liệu khác mà tạo ra dòng số liệu

số

Bộ điều chế nhận dòng số liệu số và hoạt động dựa vào nó để tạo ra một sóng mang trung tần thích hợp cho truyền dẫn vệ tinh Các dữ liệu này hoạt

động dựa trên phương thức sửa lỗi trước (FEC), phương thức xen kẽ và sắp

đặt QPSK, 8PSK, 16 QAM, phương thức chuyển đổi tần số , phương thức tạo sóng mang trung tần Việc lựa chọn phương thức điều chế và phương thức sửa lỗi trước làm ảnh hưởng tới băng tần của tin hiệu IF do bộ điều chế tạo ra Việc có thể sử dụng ít băng tần hơn cho cùng một tốc độ dữ liệu hay việc tăng tốc độ dữ liệu qua một băng tần cho trước phụ thuộc vào việc thay

đổi phương thức điều chế

Mã hoá hay phương thức sửa lỗi trước có ảnh hưởng tới băng tần Phương thức mã hoá mạnh để có thể thêm nhiều thông tin vào dòng số liệu , nó sẽ làm tăng độ chiếm dụng băng tần của tín hiệu IF được tạo ra bởi bộ điều chế Có hai phương thức mã hoá áp dụng cho bộ điều chế Việc Mã Reed – Solomon ngoài được móc nối với mã xoắn trong để tạo ra khả năng sửa lỗi vượt trội hơn so với việc chỉ sử dụng một loại mã Số lượng mã hoá được gọi là tốc độ mã hoá, được biểu thị bởi tỉ số k/n trong đó n là số lượng bít

đầu ra của bộ mã hoá so với k bít đầu vào ( ví dụ tỉ số 1/2 hoặc 7/8) Tốc độ của mã reed – solomon được cố định ở 204,188 bít nhưng tốc độ mã hoá của mã xoấn trong có thể lựa chọn được, vì vậy có thể điều chỉnh được băng tần của IF được truyền đi

Chuẩn mã hoá và điều chế trong bao gồm có chuẩn bắt buộc và lựa chọn QPSK được coi như là bắt buộc đối với truyền dẫn vệ tinh, trong khi 8PSK

và 16 QAM có thể tuỳ chọn

Việc lựa chọn phương thức điều chế hiệu quả hơn về băng thông hay tốc

độ mã hoá trong cao hơn sẽ đòi hỏi năng lượng cao hơn đối với cùng một

Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống điều chế và sóng mang cơ sở

Trang 9

chất lượng tín hiệu Tỉ số Eb/No ( Năng lượng cho một bít hữu ích so với năng lượng nhiễu trên một Hz) chính là thước đo năng lượng và tham số chính để đo chất lượng tín hiệu là tốc độ lỗi bít (BER) ở tỉ số Eb/No Đối với tín hiệu video số, tốc độ lỗi bít 10-10 cần thiết để cho một tín hiệu video chât lượng tốt Vì vậy, đối với mỗi tỉ số Eb/No đòi hỏi một mức BER nhất

định để cung cấp cho bộ điều chế và sơ đồ mã hoá Nó cũng cung cấp việc

đo năng lượng cần thiết cho một bộ tách sóng vệ tinh tối thiểu khi hoạt

 Mã hoá xoắn trong

 Tạo băng thông cơ sở cho bộ điều chế

 Điều chế

Sắp xếp các bít thành chòm QPSK

Việc sắp xếp thành chòm biểu tượng tuân theo chuẩn EN 300421 mục 4.5, được tóm tắt như sau:

Chuỗi bít đầu vào được đưa trực tiếp tới bộ mã hóa xoắn Các tín hiệu đầu

ra C1, C2 của bộ mã hoá xoắn đã được chích sẽ được đưa vào bộ sắp xếp QPSK

Hệ thống sẽ thực hiện điều chế QPSK mã hoá Gray theo truyền thống với việc sắp xếp tuyệt đối ( không mã hoá khác nhau) Việc sắp xếp thành chỏm QPSK được minh hoạ trong hình 5.3 Thành phần chuẩn hoá là 1/√2

được áp dụng cho các thành phần I và Q, tương ứng với năng lượng trung bình cho một ký hiệu bằng 1

Hình 1.4: Nguyên tắc mã hoá trong đối với QPSK

Trang 10

Tạo băng thông cở sở (Baseband shaping)

Tạo băng thông cơ sở tuân theo chuẩn EN 300 421 mục 4.5 được tóm tắt như sau:

Trước khi tới bộ điều chế, các tín hiệu I và Q (theo toán học nó được biểu diễn bằng một loạt các xung dirắc delta, được nhân bởi biên độ I và Q, và chu kì Ts=1/Rs) sẽ là căn bậc hai của bộ lọc cosin với hệ số α=0.35 được biểu diễn bởi biểu thức:

Với fN = 1/2Ts=Rs/2 : là tần số nyquist và α là hệ số của bộ lọc

Đầu vào của bộ điều chế là dòng dữ liệu có đặc tính đã được chỉ định Đặc tính vật lý và điện của giao diện dữ liệu nằm ngoài phạm vi này Đầu ra của

bộ điều chế là tín hiệu trung tần IF đã được điều chế bằng cách xử lí dòng dữ liệu đầu vào Đây là tìn hiệu được đưa đến cho bộ tần số (RF) để truyền lên vệ tinh Bảng 1.1 liệt kê các đầu vào và đầu ra cơ sở cho hệ thống

Dòng dữ liệu là đầu vào số được áp dụng cho bộ điều chế Có hai loại cấu trúc gói hỗ trợ cho chuẩn này được minh hoạ trong bảng 1.2

Hình 1.5: Sắp xếp bít thành chòm QPSK

Trang 11

1 Cấu trỳc gúi cú tốc độ dũng dữ liệu MPEG2 khụng đổi mỗi ISO

/IEC 13818-1(188 hoặc 204 byte mỗi gúi bao gồm byte đồng bộ 0x47, bớt cú trọng số lớn nhất MSB)

2 Đầu vào là dũng dữ liệu cú tốc độ khụng đổi Trong trường hợp

này, bộ điều chế lấy cỏc phần 187 byte liờn tục từ luồng dữ liệu này và dựng byte đồng bộ 0x47 cho mỗi phần , tạo ra 188 byte MPEG2 giống như gúi (bộ giải điều chế sẽ loại bỏ gúi này để

truyền đi luồng dữ liệu gốc tại đầu ra của bộ giải điều chế)

Các chuẩn áp dụng trong ATSC: A/52, A/53, A/65, A/80, A /90 Cácchuẩn này quy định các tiêu chuẩn cho tín hiệu âm thanh, tín hiệu truyền hình, cách truyền tải và hệ thống con PSIP

Hệ thống truyền dẫn bao gồm bộ ghép kênh, điều chế/ mã hoá, và bộ truyền tải Hình 1.6 mô tả hệ thống truyền dẫn vệ tinh DTH Bộ ghép kênh chấp nhận:

 Dòng dữ liệu truyền tải nhiều chương trình ATSC (các giao thức A/53, A/65, A/70 và A/90) từ các nguồn khác nhau

Từ bộ ghộp kờnh MPEG2 hoặc thiết

bị khỏc Đầu ra 70/140 Mhz IF, băng

tần L – IF, RF Tới cỏc thiết bị RF

Cài đặt thiết bị

thu

Đầu vào 70/140 Mhz IF, băng

tần L – IF, RF Từ cỏc thiết bị RF Đầu ra Dũng vận chuyển

hoặc thuộc tớnh MPEG2

Tới bộ ghộp kờnh MPEG2 hoặc thiết

bị khỏc

1 Theo chuẩn ISO/IEC 13838-1

2 Băng tần cú thể ỏp đặt hạn chế trờn tốc độ ký hiệu lớn nhất

Bảng 1.1: Các giao diện hệ thống được chỉ định trong A/80

Bảng 1.2: Các cấu trúc dòng dữ liệu đầu vào

Trang 12

 Ngoài ra, nó còn có thể chấp nhận:

 Các dòng dữ liệu truyền tải tuân theo chuẩn MPEG mà không phải là ATSC

2.1.2 Hệ thống truyền dẫn vệ tinh

 Các dòng dữ liệu như A/90 và dữ liệu truyền hình số (DVB)

 Đầu ra từ bộ ghép kênh phát là một dòng truyền tải nhiều chương trình đước đưa tới bộ điều chế

 Chuẩn định dạng âm thanh , truyền hình , truyền tải mở rộng được áp dụng cho vệ tinh được định nghĩa trong chuẩn A/81

 Thông tin về hệ thống với các thành phần từ các chuẩn PSIP ATSC (A/65) và mở rộng vệ tinh như là bảng kênh vệ tinh ảo ( được định nghĩa trong A/81)

 Dòng dữ liệu truyền tải ở đầu ra của bộ ghép kênh phát có thể mang thêm các thông tin để hỗ trợ cho việc truyền các dữ liệu chỉ định hệ thống ( như là DVB SI , ATSC A/56, dữ liệu điều khiển, EIA- 608 B sử dụng ANSI/SCTE20, và MEPG1 lớp 2 âm thanh)

2.1.3.Hệ thống tích hợp thu và giải mã

(Integrated receiver and decoder – IRD)

Hình 1.6: Tổng quan hệ thống vệ tinh DTH

Trang 13

(bít/ký hiệu) Dự trữ cài đặt modem (DB)

Yêu cầu tỉ số Eb/No đối với BER=2x10-4 trước RS; QEF

Trang 14

Häc viªn : §ç ThÞ Thanh Nga Líp CaohocDTVT2003 12

b»ng 10 log (188/204)=0.36 dB bao gåm c¶ phÇn d÷ tr÷ dµnh cho cµi

Yêu c ầu tỉ số Eb/No đối với BER=2x10 -4 trước RS; QEF

Trang 15

(6) QEF – Gần như không lỗi có nghĩa là nhỏ hơn một sự kiện có lỗi không được sửa mỗi giờ tại đầu ra của bộ giải mã RS BER =2x10-4

trước bộ giảI mã RS tương đương với gần tỉ số lỗi byte giữa 7x10-4 và 2x10-3 phụ thuộc vào sơ đồ mã hóa Nó tương đương gần với 1x10-10

tới 1x10-11 tại đầu ra của bộ giải mã RS

(7) 8PSK với tỉ số 8/9 là thích hợp đối với các bộ tiếp sang vệ tinh được

điều khiển gần bão hòa, trong khi 16 QAM 3/4 đưa ra hiệu suất phổ tốt hơn đối với các bộ tiếp sóng tuyến tính gần như không lỗi trong cấu hình FDMA

2.1.5 Tín hiệu trải phổ ở đầu ra của bộ điều chế

Đối với điều chế QPSK, tín hiệu trải phổ ở đầu ra của bộ điều chế tuân theo chuẩn EN 300 421, liên quan tới hệ số bộ lọc α=0.35 Hình 1.8 đưa ra mẫu tín hiệu trải phổ ở đầu ra của bộ điều chế với α=0.35

Hình 1.8 cũng biểu diễn mặt nạ có thể cho việc thực hiện phần cứng của

bộ lọc điều chế Nyquist Các điểm từ A đến S được thể hiện trên hình 1.8 và 1.9 được định nghĩa trong bảng 1.6 với α=0.35 và α=0.25 Mặt nạ cho đáp ứng tần số của bộ lọc là dựa trên giả thuyết tín hiệu đầu vào là xung dirắc delta lí tưởng, có chu kì Ts= 1/Rs= 1/2 fN

Hình 1.9 đưa ra mặt nạ cho trễ nhóm đối với việc thực hiện phần cứng của bộ lọc điều chế Nyquist

Trang 16

Hình 1.8: Biểu mẫu đối với mặt nạ trải phổ tín hiệu

tại đầu ra của bộ điều chế được biểu thị trong miền

Hình 1.9 Biểu mẫu của trễ nhóm của bộ lọc

Trang 17

Đối với cấu hình một sóng mang đa (ví dụ như ghép kênh phân chia theo tần số) , Rs tương ứng với băng tần của một khe tần số BWS (kế hoạch tần

số sẽ phân bổ nó cho một dịch vụ) để tối ưu hoá dung lượng truyền dẫn mà nhiễu ảnh hưởng giữa các sóng mang có thể chấp nhận được

Bảng 1.7, 1.8 đưa ra ví dụ khả năng tốc độ bit hữu ích tối đa Ru đạt được bởi hệ thống qua băng tần BWT đã được chỉ định (băng tần của bộ tiếp

Bảng 1.6: Định nghĩa các điểm được đưa ra trong hình

1.8 và hình 1.9

Trang 18

sóng) hoặc BWS (băng tần khe tần số , nhỏ hơn băng tần của bộ tiếp sóng) Đối với loại dữ liệu I và II được định nghĩa trong bảng 1.7, 1.8 Các hình

vẽ cho các tốc độ bit thấp và cao có thể không liên quan đến các ứng dụng

cụ thể Trong các bảng này, tỉ số BWT / Rs hoặc là BWS/Rs là = (1+0.35)=1.35 với 0.35 là hệ số của bộ điều chế Lựa chọn này cho phép sự suy giảm tỉ số Eb/N0 không đáng kể bởi vì sự hạn chế băng tần của bộ tiếp sóng và nhiễu của các kênh lân cận cho kênh tuyến tính

Tốc độ bít cao hơn có thể đạt được bằng cách hạn chế hệ số tuỳ chọn đối với 8PSK và QAM) và tỉ số BWT / Rs hoặc là BWS/Rs là = 1+0.25=1.25 Bảng 1.9 và 1.10 đưa ra ví dụ khả năng tốc độ bit hữu ích tối đa Ru trong các trường hợp này đối với loại dữ liệu 1 và 2 tương ứng Sự chấp nhận các

tỉ số BWT / Rs hoặc là BWS/Rs nhỏ hơn đáng kể so với giá trị này để làm tăng việc khai thác trải phổ cần được nghiên cứu cẩn thận trong từng trường hợp bởi vì nó sẽ làm giảm nghiêm trọng chất lượng tín hiệu tạo ra do sự hạn chế băng thông hay do nhiễu xuyên kênh, đặc biệt đối với các tuỳ chọn điều chế 8PSK và 16 QAM và tốc độ mã hoá cao hơn

Trang 19

cÊu tróc d÷ liÖu lo¹i 1

Trang 20

Bảng 1.8: Các ví dụ về tốc độ bít hữu ích tối đa đối với

cấu trúc dữ liệu loại 2

Trang 21

cÊu tróc d÷ liÖu lo¹i 1

Trang 22

Bảng 1.10: Các ví dụ về tốc độ bít hữu ích tối đa đối với

cấu trúc dữ liệu loại 2

Trang 23

Hình 10: Các mô hình tham khảo tổng quát của

DVB cho các mạng tương tác

Hình1.11: Sơ đồ giản hoá kiến trúc DVB-RSC

Trang 24

DVB-RCS (DVB – return channel sattelite) quy định các đầu cuối tương tác với vệ tinh DVB-RCS được quy định trong chuẩn ETSI EN 301790 Các thiết bị này hỗ trợ cho hệ thống truyền hình số vệ tinh 2 chiều

DVB-RCS dựa trên chuẩn DVB cho đường hướng xuống Chuẩn này sử dụng sóng mang phân chia theo tần số kết nối với tốc độ dữ liệu thực tế ở

bộ tách sóng nằm ở băng tần Ku với tốc độ trên 10 Mbps

Chuẩn DVB-S2 định nghĩa hệ thống mã hoá kênh và điều chế ở chế độ thứ hai DVB – S2 là chuẩn đơn giản, linh hoạt bao gồm các ứng dụng đa dạng dùng trong vệ tinh Nó được đặc trưng bởi:

 Bộ thích nghi dòng dữ liệu đầu vào linh hoạt, thích hợp cho hoạt động với các dòng dữ liệu vào đơn và đa với nhiều định dạng (đã được đóng gói hoặc là liên tục)

 Hệ thống sửa lỗi trước (FEC) mạnh dựa trên mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC – Low density parity check) kết hợp với mã BCH, cho phép hoạt động hầu như không có lỗi ở 0.7 đến 1 DB, phụ thuộc vào chế độ truyền dẫn

 Tốc độ mã hoá cho phép trong khoảng rộng (từ 1/ 2 đến 9/10); 5 chòm; phân bố trong hiệu quả trải phổ từ 1 đến 5 bít/second/Hz, tối ưu hoá cho hoạt động của các bộ tách sóng không tuyến tính

 Một tập gồm 3 mã trải phổ với hệ số roll – off=0.35, 0.25 và 0.20

 Chức năng điều chế và mã hoá thích nghi ACM tối ưu hoá kênh mã hoá

và điều chế dựa trên khung nối tiếp khung

BS (Broadcast services) các dịch vụ truyền hình số đa chương trình/ các dịch vụ truyền hình số rõ nét được sử dụng cho phân bố cơ sở và thứ cấp trong dịch vụ vệ tinh cố định (FSS- Fixed sattelite service) và trong các băng tần dịch vụ truyền vệ tinh (BSS- Broadcast Sattelite service) DVB – S2 nhằm mục đích cung cấp các dịch vụ trực tiếp tới từng nhà (DTH – direct to home) cho bộ sử dụng tích hợp nhận và giải mã IRD cũng như hệ thống ang ten thu và các trạm đầu cuối của truyền hình cáp

Các dịch vụ số liệu tương tác bao gỗm truy nhập internet là một ứng dụng khác trong DVB – S2 DVB-S2 nhằm mục đích cung cấp các dịch vụ tương tác cho những người sử dụng IRD và các máy tính cá nhân nơi mà đường hướng xuống của hệ thống DVB-S2 thay thế cho chuẩn DVB-S hiện tại EN

Trang 25

300421 cho các hệ thống tương tác Hướng quay lại có thể được thực hiện bởi các hệ thống tương tác DVB khác nhau như là DVB – RCS (EN 301790) , DVB-RCP (ETS 300801 ), DVB-RCG (EN 301195), DVB-RCC (ES 200800) Các dịch vụ dữ liệu được truyền đi theo định dạng dòng dữ liệu tuân theo chuẩn EN 301192 ( sử dụng đóng gói nhiều giao thức) hoặc

là theo định dạng dòng dữ liệu chung đơn hoặc đa DVB – S2 có thể hỗ trợ cho phương thức điều chế và mã hoá cố định (CCM – constant coding and modulation), phương thức mã hoá và điều chế thích ứng (ACM ) nơi mà mỗi trạm thu tín hiệu vệ tinh riêng điều khiển chế độ bảo vệ lưu lượng đã

được phân bổ cho nó

Các ứng dụng dùng vệ tinh phân phối truyền hình số (DTNS/DSNG) bao gồm các kiểu truyền dẫn điểm tới điểm hoặc điểm tới nhiều điểm, nối với các trạm hướng lên có thể vận chuyển được hoặc cố định Chúng không nhằm mục đích để thu nhận bởi các trạm công cộng Theo khuyến cáo của

tổ chức ITU – R SNG 770-1, SNG được định nghĩa như là trạm truyền dẫn không thường xuyên và tạm thời với ít sự chú ý của truyền hình và âm thanh về các mục đích truyền dẫn, sử dụng các trạm mặt đất hướng lên có thể di chuyển được hoặc có thể mang theo được Các dịch vụ được truyền dẫn theo định dạng dòng dữ liệu truyền tải MPEG DVB – S2 có thể hỗ trợ phương thức điều chế và mã hoá cố định, phương thức mã hoá và điều chế thích ứng Trong trường hợp gần đây, một trạm thu vệ tinh đơn điều khiển chế độ bảo vệ ghép kênh đầy đủ Các ứng dụng phân tán nội dung dữ liệu

và các ứng dụng chuyên nghiệp khác chủ yếu là các phương thức truyền dẫn điểm tới điểm hoặc là điểm tới nhiều điểm bao gồm các dịch vụ tương tác với các đầu cuối chuyên dụng để phân phối lại các dịch vụ qua phương tiện truyền thông Các dịch vụ này có thể truyền dẫn theo định dạng dòng dữ liệu chung đơn và đa Hệ thống có thể hỗ trợ phương thức điều chế và mã hoá cố định, điều chế và mã hoá thay đổi (VCM), điều chế và mã hoá thích ứng (ACM) Trong trường hợp sau này, trạm thu tín hiệu vệ tinh đơn chủ yếu điều khiển chế độ bảo vệ của bộ ghép kênh đầy đủ TDM hay các trạm thu đa điều khiển chế độ bảo vệ lưu lượng đã được phân bổ cho nó Chuẩn DVB – S2 thích hợp cho việc sử dụng trên các băng tần tách sóng vệ tinh và trên các băng tần số khác nhau Tốc độ tín hiệu phù hợp với các đặc tính của bộ tách sóng đã được chỉ định và trong trường hợp các sóng mang

đa cho mỗi bộ tách sóng phải phù hợp với kệ hoạch tần số đã được chấp nhận

Các phương thức truyền dẫn số qua vệ tinh chịu ảnh hưởng bởi những sự hạn chế về băng tần và năng lượng Vì vậy chuẩn DVB-S2 hỗ trợ cho nhiều chế độ truyền dẫn ( các phương thức điều chế và mã hoá sửa lỗi trước FEC),

đưa ra sự khác biệt giữa năng lượng và hiệu quả trải phổ Đối với các chế độ

Trang 26

dùng cho các ứng dụng nhất định như là QPSK hoặc là 8PSK với đường biên gần như không đổi thích hợp cho các bộ khuyếch đại năng lượng vệ tinh bão hoà (trong cấu hình một sóng mang đơn cho một bộ tách sóng) Khi mà năng lượng dữ trữ cao hơn có sẵn, hiệu quả trải phổ có thể tăng hơn

để làm giảm giá thành truyền bít Trong các trường hợp này cũng như 16 APSK và 32 APSK có thể hoạt động trong chế độ sóng mang đơn gần với trạng thái bão hoà của bộ khuyếch đại năng lượng cao tần vệ tinh bằng các

kỹ thuật gây méo trước Tất cả các chế độ thích hợp cho hoạt động trong các kênh vệ tinh gần như tuyến tính, trong các ứng dụng loại ghép kênh phân chia theo tần số sóng mang đa

Chuẩn DVB- S2 bao gồm phương thức điều chế và mã hoá thích ứng để

đạt được hiệu quả truyền dữ liệu cao ACM thích hợp trong các mạng nơi

mà kênh quay trở lại cho phép thông tin về chất lượng thu tín hiệu gửi đi từ trạm thu vệ tinh quay trở lại trạm vệ tinh hướng lên Chuẩn này quy định trong luật D5 thông số chất lượng thu và mã hoá nhị phân của nó Việc truyền tải tham số này quay trở lại trạm hướng lên nằm ngoài phạm vi này

và có thể được quy định riêng cho các hệ thống kênh quay trở lại Nó đã

được thực hiện cho kênh vệ tinh quay trở lại trong chuẩn DVB-RCS mới

được ban hành

Đường quay trở lại trong DVB – RCS dựa trên sơ đồ đa truy nhập phân chia theo thời gian đa tần số Các đầu cuối được phân bổ dung lượng trong các khe trong một khung thời gian – tần số nhất định Cơ chế phân bổ dựa trên nguyên lí ghép kênh thống kê, mong muốn việc đăng ký trước nhiều tài nguyên vô tuyến cho đường quay trở lại để khai thác tối ưu băng tần vệ tinh Toàn bộ hệ thống được điều khiển từ trung tâm điều khiển mạng (NCC – network control centre) tại phía cổng của vệ tinh, thiết bị đầu cuối là phụ thuộc NCC chịu trách nhiệm đồng bộ hoá hệ thống qua chuẩn đồng hồ mạng (NCR – network clock reference) và gửi ra ngoài các bảng chỉ định

hệ thống để cung cấp tất cả thông tin của các thiết bị đầu cuối cần thiết cho việc thu và phát trong hệ thống

Trang 27

giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng đầu cuối Điều đó có nghĩa là cả hai phương thức truy nhập theo tần số và theo thời gian đều được ứng dụng trong truy nhập vệ tinh

Mạng này có thể dùng hai cấu hình mạng là star và mesh

Chú ý: Mạng sao có thể được sử dụng để kết nối cho mạng lưới bằng cách thiết lập liên kết không trực tiếp giữa các trạm truy nhập từ xa qua một Hub

Có rất nhiều thách thức về việc sử dụng tốt trạm tách sóng vệ tinh và việc phân bổ các tần số cho các sóng mang đối với một thiết bị đầu cuối của người sử dụng vệ tinh phải gửi lên trạm không gian Điều này liên quan đến

Hình 1.12:Cấu hình mạng sao và mạng lưới

Trang 28

một thực tế rằng việc sử dụng trạm tách sóng càng tối ưu khi việc truy nhập các loại tín hiệu khác nhau trên vệ tinh là đồng nhất Điều này áp đặt các rằng buộc về sự linh hoạt của các loại tín hiệu khác nhau cho phép truy nhập một bộ tiếp sóng đã được chỉ định nhằm tránh nhiễu và việc sử dụng không hiệu quả tài nguyên của bộ tiếp sóng

Các kỹ thuật khác hiện nay đang được áp dụng cho các hệ thống vệ tinh hiện đại, dựa trên các bộ tiếp sóng tái sinh mà các tín hiệu đến vệ tinh đã

được xử lí và được coi như là các tín hiệu mới Những kỹ thuật này có khuynh hướng tiết kiệm năng lượng trên board và việc sử các tài nguyên đạt hiệu quả cao nhất.Tuy nhiên, các kỹ thuật này yêu cầu rất nhiều sự phòng bị trên các nhu cầu quyết định từ người sử dụng bởi vì thực tế rằng dung lượng của hệ thống phải được kế hoạch trước trong nhiều năm đối với hoạt động thực tế Một bộ tiếp sóng trong suốt cho phép việc cấu hình lại các tín hiệu sóng mang bởi vì các hoạt động này xảy ra trên mặt đất

Một hệ thống vệ tinh băng rộng bao gồm 3 ngữ cảnh chính minh hoạ trên hình 3:

 Mạng truy nhập, cung cấp các dịch vụ cho những người sử dụng đầu cuối

 Mạng phân tán, cung cấp việc phân tán nội dung cho các cạnh

 Mạng lõi, cung cấp các dịch vụ đường trục

Phát triển hiện tại đang tập trung vào các mạng truy nhập, sử dụng các vệ tinh địa tĩnh (GSO) và các thiết bị đầu cuối vệ tinh cố định

Hình1.13:Mạng lưới vệ tinh băng rộng toàn cầu

Trang 29

Việc phân loại vệ tinh còn dựa trên loại trạm không gian Một mạng hệ thống vệ tinh băng rộng có thể sử dụng kiến trúc vệ tinh tái sinh hoặc không tái sinh

Kiến trúc vệ tinh không tái sinh đề cập tới kiến trúc đơn lẻ Kiến trúc này không ngắt thành các lớp khác nhau trên chồng giao thức không gian trong

hệ thống vệ tinh – vệ tinh chỉ đơn giản truyền các tín hiệu từ các liên kết người sử dụng với các liên kết nuôi mộtc cách trong suốt

Kiến trúc vệ tinh tái sinh bao gồm nhiều các kiến trúc khác cung cấp các chức năng thêm trong hệ thống vệ tinh Trong các kiến trúc này, vệ tinh chia thành nhiều lớp trong chồng giao thức không gian trong vệ tinh

Nghiên cứu được thực hiện bởi ETSI về kiến trúc vệ tinh, chia lớp truyền dẫn thành lớp cao hơn bao gồm các dịch vụ IP chuẩn, lớp thấp hơn bao gồm các dịch vụ mang hệ thống vệ tinh băng rộng toàn cầu và được minh hoạ trong hình 1.13

Để có thể phân biệt được các dịch vụ liên quan tới các dịch vụ vệ tinh từ những cái đã được nêu ra trong công nghệ vệ tinh, kiến trúc dịch vụ định nghĩa điểm truy nhập dịch vụ không phụ thuộc vệ tinh (SI – SAP – sattelite indepent service access point) như là một giao diện giữa các lớp cao và lớp thấp Giao diện này tương ứng với đầu cuối của các dịch vụ mang hệ thống

vệ tinh băng rộng

Trang 31

Đồng bộ và giao diện băng tần cơ sở : bộ này thích nghi cấu trúc dữ liệu với

định dạng nguồn tín hiệu Cấu trúc khung tuân theo lớp vận chuyển

MPEG-2 bao gồm cả các byte đồng bộ

Hình 1.15: Sơ đồ khái niệm các thành phần tại phía thu

Trang 32

Chuyển đổi đồng bộ 1 và ngẫu nhiên hoá: bộ này chuyển các byte đồng

bộ 1 thành cấu trúc khung MPEG2 và ngẫu nhiên hoá dòng dữ liệu cho các mục đích trải phổ

Mã hoá RS: Bộ này áp dụng mã hoá RS ngắn cho mỗi gói vận chuyển đã

được ngẫu nhiên hoá để tạo ra gói được bảo vệ lỗi Mã này cũng được áp dụng cho các byte đồng bộ

Xen kẽ với mã xoắn: bộ này thực hiện việc xen kẽ mã xoắn I=12 trên các gói được bảo vệ lỗi Tính chu kỳ của các byte đồng bộ vẫn không thay đổi

Bộ chuyển đổi byte sang m- tuple: Bộ này thực hiện chuyển đổi các byte

được tạo ra bởi bộ xen kẽ thành các tín hiệu QAM

Bộ mã hoá khác nhau: dùng để lấy chòm quay khác nhau, bộ này ứng dụng trong mã hoá khác nhau của hai bít có trọng số cao nhất của mỗi tín hiệu

Bộ định dạng sóng mang cơ sở: bộ này thực hiện việc chuyển tuple m đã

được mã hoá khac nhau thành các tín hiệu I và Q và bộ lọc cosin căn bậc hai của các tín hiệu I và Q trước khi đến bộ điều chế QAM

Điều chế QAM và giao diện vật lí: bộ này thực hiện điều chế QAM Nó

được theo sau bởi giao diện giữa tín hiệu đã được điều chế QAM với kênh truyền cáp tần số vô tuyến (Radio Frequency cable channel)

Bộ thu tín hiệu cáp: Bộ thu này thực hiện việc xử lí chuyển đổi tín hiệu , đã

được mô tả trong bộ điều chế ở trên để khôi phục lại tín hiệu băng tần cơ

sở

2.2.2 Cấu trúc khung vận chuyển MPEG2

Lớp vận chuyển MPEG 2: Lớp vận chuyển MPEG 2 được định nghĩa trong chuẩn ISO/IEC 13818-1.Lớp vận chuyển dữ liệu MPEG 2 được cấu tạo bởi các gói có độ dài 188 byte với một byte dùng cho mục đích đồng bộ hoá, 3 byte tiêu đề chứa các thông tin nhận dạng dịch vụ, thông tin điều khiển, được theo sau bởi 184 byte dữ liệu MPEG2

Cấu trúc khung: tổ chức thành khung dựa trên cấu trúc gói vận chuyển MPEG2 Cấu trúc khung của hệ thống được minh hoạ trên hình 2

Hình1.16: Gói ghép kênh truyền tải MPEG

Trang 33

2.2.3 Ngẫu nhiên hoá tín hiệu trải phổ

Ngẫu nhiên tín hiệu trải phổ: dòng dữ liệu đầu vào hệ thống được tổ chức thành các gói có độ dài cố định, theo sau bởi bộ ghép kênh vận chuyển

Hình1.17: Các gói truyền tải đã được ngẫu nhiên hoá:

Các byte đồng bộ và chuỗi ngẫu nhiên hoá

Hình1.18: Gói được bảo vệ lỗi RS

Hình1.19: Cấu trúc khung

Trang 34

MPEG 2.Tổng độ dài gói của gói đã được ghép kênh vận chuyển MPEG2

là 188 byte No bao gồm 1 byte đồng bộ Thứ tự xử lí ở phía truyền dẫn sẽ bắt đầu từ bít có trọng số cao nhất (MSB) của byte đồng bộ

Để tương thích với hệ thống vệ tinh quy đinh trong tiêu chuẩn ETS 300421

và để đảm bảo đủ các chuyển trạng thái nhị phân cho việc khôi phục đồng

hồ, dữ liệu ở phía đầu ra của bộ ghép kênh truyền dẫn MPEG sẽ được ngẫu nhiên hoá với cấu hình được mô tả trong hình 3 Đa thức tạo ra dãy nhị phân giả ngẫu nhiên là

Tải dãy bít “100101010000000” vào các thanh ghi dãy nhị phân giả ngẫu nhiên (PRBS) được minh hoạ trong hình 3, sẽ được bắt đầu tại mỗi 8 gói vận chuyển Để cung cấp tín hiệu bắt đầu cho bộ giải trộn, byte đồng bộ hoá MPEG2 của gói vận chuyển thứ nhất trong nhóm 8 gói sẽ được đổi từ

47 HEX sang B8 HEX

Bít đầu tiên của dãy giả ngẫu nhiên đầu ra sẽ ứng dụng cho bít đầu tiên của byte đầu tiên theo sau byte đồng bộ đã được chuyển sang MPEG2 Để thêm các chức năng đồng bộ khác , trong suốt thời gian các byte đồng bộ của 7 gói vận chuyển , việc tạo ra dãy nhị phân giả ngẫu nhiên vẫn hoạt động nhưng không có đầu ra, do đó các byte này không được ngẫu nhiên hoá Khoảng thời gian của chuỗi PRPS là 1503 byte

Quá trình ngẫu nhiên hoá sẽ hoạt động khi dòng bít đầu ra của bộ điều chế không tồn tại hoặc là không tuân theo chuẩn định dạng vận chuyển MPEG

Hình1.20: Sơ đồ khối trộn và giải trộn

Trang 35

2 (1 byte đồng bộ + 187 byte gói) Việc này nhằm tránh phát ra sóng mang chưa được điều chế ở bộ điều chế

Mã RS: Theo sau quá trình ngẫu nhiên phân tán năng lượng, mã hoá ngắn

hệ thống RS sẽ được thực hiện trên gói vận chuyển MPEG2 đã được ngẫu nhiên hoá với chu kì T=8 điều này có nghĩa là 8 byte lỗi cho một gói vận chuyển sẽ được sửa sai Quá trình này thêm vào 16 byte chẵn lẻ cho gói vận chuyển MPEG 2 để đưa ra từ mã (204,188)

Chú ý: Mã RS cũng được áp dụng cho mã đồng bộ gói , chưa được chuyển

đổi (47 HEX) hoặc đã được chuyển đổi (B8 HEX)

Đa thức sinh mã :

Đa thức sinh trường :

Mã ngắn RS sẽ được thực hiện bằng cách gắn thêm 51 byte vào, còn lại sẽ chuyển thành 0, trước các byte thông tin ở đầu vào của bộ mã hoá (255,239), sau thủ tục mã hoá các byte này bị huỷ bỏ

2.2.4 Xẽn kẽ mã xoắn

Sơ đồ mã hoá trong hình 4 là sơ đồ xen kẽ mã xoắn với độ dài I=12 sẽ được

áp dụng các gói bảo vệ lỗi (xem hình 2 c) Kết quả là tạo ra khung xen kẽ ( xem hình 2 d)

Quá trình xen kẽ mã xoắn dựa trên nguyên lí Forney (xem cụm các mã sửa sai cho kênh cụm cơ bản trong IIE Trans Comm Tech., COM-19 [2]tương thích với nguyên lí Ramsey loại 3 với I=12 Khung đã được xen kẽ được cấu tạo bởi các gói bảo vệ lỗi và được phân định bởi các byte đồng bộ MPEG 2 (với khoảng dự trữ là 204 byte)

Bộ xen kẽ cấu tạo bởi I=12 nhánh, nối vòng tròn với chuỗi byte đầu ra bằng chuyển mạch đầu vào Mỗi nhánh sẽ là một thanh ghi dịch vào trước ra trước, với độ dài các tế bào(Mj) (M=17=N/I, với N=204= độ dài khung bảo

vệ lỗi, I=12 = độ dài xen kẽ, j= chỉ số nhánh) Các tế bào của FIFO chứa 1 byte và chuyển mạch vào/ra sẽ được đồng bộ hoá

Đối với các mục đích đồng bộ, các byte đồng bộ hoá và các byte đồng bộ hoá đã được chuyển đổi sẽ được định tuyến trong nhánh “0” của bộ xen kẽ (tương ứng với không có trễ)

Trang 36

2.2.5 Chuyển byte thành tín hiệu

Sau khi xen kẽ mã xoắn, việc chuyển một cách chính xác các byte thành các biểu tượng sẽ được thực hiện Việc chuyển này dựa trên việc sử dụng các biên giới byte trong hệ thống điều chế Trong mỗi trường hợp, bít có trọng số lớn nhất (MSB) của ký hiệu Z sẽ được lấy từ MSB của byte 5 Tương ứng, bít có trọng số tiếp theo sẽ được lấy từ bít có trọng số tiếp theo của byte 5 Đối với trường hợp của bộ điều chế QAM-2m, quá trình này sẽ chuyển k byte thành n biểu tượng như là:

Quá trình này được minh hoạ trong trường hợp 64-QAM ( với m=6, k=3 và n=4) trong hình 1.22

Hình1.21: Sơ đồ khái niệm xen kẽ và giải xen kẽ mã xoắn

Trang 37

Hai bít có trọng số lớn nhất của mỗi biểu tượng sẽ được mã hoá khác nhau

để đạt được chòm QAM có góc quay thay đổi π/2 Việc mã hoá khác nhau của hai bít có trọng số lớn nhất sẽ được đưa ra bởi biểu thức Logic:

Trang 38

Phương pháp điều chế dùng trong hệ thống này có thể là QAM 16, 32, 64,

128 hoặc 256 trong sơ đồ chòm Các sơ đồ chòm hệ thống cho 16 – QAM,

32 – QAM, 64 – QAM được đưa ra trong hình 1.24 Các sơ đồ chòm hệ thống cho 128 – QAM, 256 – QAM được đưa ra trong hình 1.25 Những sơ

đồ này thể hiện tín hiệu được truyền trong hệ thống cáp Như được minh hoạ trên hình1.24, các điểm trong chòm ở góc phần tư thứ nhất sẽ được chuyển sang góc phần tư thứ 2,3,4 bằng cách thay đổi hai bít có trọng số lớn nhất (MSB) và bằng cách quay các bít LSB theo quy luật được minh hoạ trên bảng 1.10:

Các bộ thu sẽ hỗ trợ ít nhất là 64 QAM

Hình1.23: Ví dụ thực hiện chuyển đổi byte thành m tuple

và mã hoá khác nhau 2 bít MSB

Bảng 1.10: Chuyển đổi các điểm từ góc phần tư thứ nhất

sang các góc phần tư khác

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	1,7 MB