Nghiên cứu tối ưu vùng phủ sóng trong hệ thống truyền hình số mặt đất dvb t2

Sau đó tín hiệu ra của bộ mã hóa nguồn được đưa tới thiết bị phát là mã hóa kênh thông tin đảm bảo chống các sai sót cho tín hiệu trong kênh thông tin và điều chế số giúp cho tín hiệu s

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN TOÀN THẮNG

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU VÙNG PHỦ SÓNG TRONG

HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Hà Nội – Năm 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN TOÀN THẮNG

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU VÙNG PHỦ SÓNG TRONG

HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2

Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS VŨ VĂN YÊM

Hà Nội – Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Nguyễn Toàn Thắng, Học viên lớp Cao học Kỹ thuật viễn thông – Khóa 2016A, Viện Điện tử Viễn Thông, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tôi xin cam đoan bản Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật này do tôi tự làm, không sao chép nguyên bản của ai Các nguồn tài liệu sử dụng trong luận văn là do tôi thu thập và dịch từ các tài liệu chuẩn của nước ngoài, với các số liệu thực tế trong quá trình xây dựng mạng lưới DVB-T2 và được trích dẫn trung thực, đầy

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1: TRUYỀN HÌNH SỐ & TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T29 1.1 Giới thiệu về truyền hình số 9

1.1.1 Khái quát chung 9

1.1.2 Đặc điểm của thiết bị truyền hình số 11

1.2 Số hóa tín hiệu truyền hình 12

1.2.1.Biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số(A/D) 13

1.2.2 Biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (D/A) 14

1.2.3 Nén tín hiệu video/Audio 14

1.3 Các tiêu chuẩn của truyền hình số 17

1.4 Truyền hình Số mặt đất DVB-T2 17

1.4.1 Giới thiệu truyền hình số mặt đất DVB-T2 17

1.4.2 Yêu cầu đặt ra cho truyền hình số mặt đất DVB-T2 18

1.4.3 Mô hình cấu trúc hệ thống DVB-T2 18

1.5 Các đặc tính kĩ thuật của DVB-T2 20

1.5.1 Lớp vật lí 20

1.5.2 Cấu hình mạng 20

1.5.3 Hiệu quả của việc sử dụng kĩ thuật chòm sao quay, chèn thời gian và tần số 25

1.5.4 Mã sửa sai trong DVB-T2 25

1.5.5 Symbol khởi đầu 25

1.6 Sự khác biệt giữa DVB-T và DVB-T2 25

1.7 Khả năng chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 26

1.7.1 Số hóa truyền hình số mặt đất 26

1.7.2 Khả năng chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 26

1.8 Kết luận chương 1 27

CHƯƠNG 2 TỐI ƯU VÙNG PHỦ SÓNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN

HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 28

2.1 Tối ưu băng thông tại hệ thống Head-End 28

2.2 Hệ thống StasMux thiết lập tại Head End 28

2.3 Các giải pháp tối ưu cho mạng đơn tần SFN 29

2.3.1 Mạng đơn tần khi triển khai thực tế 29

2.3.2 Sự cần thiết phải đồng bộ các máy phát thuộc mạng đơn tần 31

2.3.3 Bù thời gian trễ tĩnh để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần 33

2.3.4 Bù thời gian trễ động để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần 34

2.3.5 Cài thêm các gói chứa thông tin vào dòng TS để phục vụ việc đồng bộ 34 2.3.6 Nhiệm vụ của khối thích ứng mạng đơn tần 35

2.3.7 Nhiệm vụ của khối đồng bộ hệ thống (Sync system): 38

2.3.8 Sử dụng mạng đơn tần với máy phát phân tán 41

2.3.9 Sử dụng các bộ phát lặp tín hiệu RF cùng kênh OCR (On- Channel Repeater) 41

2.4 Kết luận chương 2 43

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 TẠI VIỆT NAM 44

3.1 Những ưu thế khi sử dụng truyền hình số mặt đất DVB-T2 44

3.2 Các giải pháp cho truyền hình số mặt đất 44

3.3 Ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T2 tại Việt Nam 45

3.3.1 Truyền hình An Viên (AVG) 46

3.3.2 Truyền hình kĩ thuật số VTC 52

3.3.3 Đài truyền hình Việt Nam VTV 55

3.3.4 Công ty Truyền dẫn phát sóng Đồng bằng Sông Hồng (RTB) 57

3.3.5 Công ty Truyền hình kỹ thuật số Miền Nam (SDTV) 60

3.3.6 Phát sóng Truyền hình Số DVB-T2 trên hạ tầng Cáp (truyền hình Cáp) 62 3.4 Kết quả đo tín hiệu Truyền hình DVB-T2 thực tế tại Việt Nam 63

3.5 Đánh giá kết quả 67

3.6 Kết luận chương 3 72

KẾT LUẬN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN DVB Digital Video Broadcasting:Truyền hình kĩ thuật số

DVB-T Digital Video Broadcasting–Terrestrial: Truyền hình số mặt đất DVB-S Digital Video Broadcasting– Satellite: Truyền hình số vệ tinh

DVB-C Digital Video Broadcasting–Cable: Truyền hình số cáp

JPEG Joint Photographic Experts Group: Chuẩn nén JPEG

MPEG Moving Picture Expert Group: Chuẩn nén MPEG

HDTV High-Definition Television: Truyền hình độ nét cao

3DTV 3D Television: Truyền hình 3D

NTSC National Television System Committee: Hệ truyền hình mầu NTSC

SECAM Sequential Colour a Memory: Hệ Truyền hình mầu SECAM

ISDB Intergrated Service Digital Broacasing: Tiêu chuẩn Truyền hình Nhật

DPCM Differential Pulse-Code Modulation: Mã hóa vi sai

LDPC Low Density Parity Check: Mã Kiểm tra mật độ thấp

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Sự khác nhau cơ bản giữa DVB-T và DVB-T2 25

Bảng 3.1 Các tham số phát sóng truyền hình An Viên 48

Bảng 3.2 Các tham số của đài truyền hình VTV 56

Bảng 3.3 Kết quả đo tín hiệu truyền hình số mặt đất DVB-T2 63

Bảng 3.4 Kết quả đo tín hiệu truyền hình số mặt đất DVB-T2 65

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát của hệ thống truyền hình số 10

Hình 1.2 Sơ đồ biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số 13

Hình 1.3 Sơ đồ biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự 14

Hình 1.4 Mô hình nén video 14

Hình 1.5 Cấu trúc cơ sở của bộ mã hóa MPEG tín hiệu audio 15

Hình 1.6 Cấu trúc của bộ giải mã MPEG của tín hiệu audio 16

Hình 1.7 Mô hình cấu trúc hệ thống DVB-T2 19

Hình 1.8 Sơ đồ lớp vật lí 20

Hình 1.9 Đường đi của tín hiệu trong mạng đơn tần công nghệ DVB-T2 23

Hình 1.10 Kiến trúc của hệ thống mạng đơn tần SFN của DVB-T2 23

Hình 1.11 Mẫu hình pilot phân tán của DVB-T và DVB-T2 24

Hình 2.1 Hệ thống Statmux tại Head End DVB-T2 29

Hình 2.2 Cấu hình của một mạng đơn tần DVB-T2 30

Hình 2.3 Mô tả máy phát trong mạng đơn tần 31

Hình 2.4 Mô tả sự nhanh chậm của các chùm sóng đến đầu thu 33

Hình 2.5 Cấu hình một Mega-frame 35

Hình 2.6 Mô tả Xung 1pps, MIP và Cờ thời gian đồng bộ - STS 37

Hình 2.7 Độ trễ lớn nhất 37

Hình 2.8 Mô tả biểu đồ thời gian của Mega-frame 38

Hình 2.9 Chu trình tính toán thời gian bù trễ động 39

Hình 2.10 Bù trễ động trong mạng đơn tần gồm ba máy phát 40

Hình 3.1 Bộ thiết bị DVB-T2 của truyền hình An Viên 47

Hình 3.2 Cấu hình hệ thống Head-End phát cho mạng SFN của AVG 48

Hình 3.3 Sơ đồ trạm DVB-T2 của AVG phát tại Vân Hồ - Hà Nội 49

Hình 3.4 Bản đồ phủ sóng DVB-T2 của Công ty AVG 51

Hình 3.5 Bản đồ phủ sóng DVB-T2 của Công ty VTC 54

Hình 3.6 Bản đồ phủ sóng các tỉnh đồng bằng bắc bộ của VTV 56

Hình 3.7 Sơ đồ hệ thồng Head End của Công ty RTB 58

Hình 3.8 Sơ đồ Truyền dẫn Truyền hình Số DVB-T2 Công ty RTB tại Hải Phòng59 Hình 3.9 Bản đồ phủ sóng DVB-T2 của Công ty RTB 60

Hình 3.10 Cấu hình hệ thống mạng SFN DVB-T2 của SDTV 61

Hình 3.11 Bản đồ phủ sóng DVB-T2 của Công ty SDTV 61

Hình 3.12 Cấu hình hệ thống mạng DVB-T2 cùng TH Cáp tại Bắc Ninh 62

Hình 3.13 Mô phỏng vùng phủ cho trạm phát Hà Nam, Hải Phòng 70

Hình 3.14 Mô phỏng vùng phủ sóng trạm phát Hà Nội 70

Hình 3.15.Diện phủ sóng cho trạm phát Hà Nôi, Hải Phòng, Hà Nam 72

dễ sử dụng Nhưng thành công nối tiếp thành công khi ngày nay đã cho ra đời truyền hình số mặt đất DVB-T2, với truyền hình này đã phát huy những tính năng tốt của truyền hình số mặt đất đồng thời khắc phục những nhược điểm, những phần thiếu sót của truyền hình trước Truyền hình số mặt đất DVB-T2 ngày nay đang là 1

sự lựa chọn phần lớn của những người dân Việt Nam nói riêng và toàn thế giới nói chung Nó có những đặc điểm và lợi ích như thế nào mà có nhiều người sử dụng và

ủng hộ vậy? Vì vậy em đã thưc hiện đề tài: “Nghiên cứu tối ưu vùng phủ sóng

trong hệ thống Truyền hình số mặt đất DVB-T2 ” Với đề tài này gồm có 3

chương:

CHƯƠNG 1: TRUYỀN HÌNH SỐ & TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 CHƯƠNG 2: TỐI ƯU VÙNG PHỦ SÓNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN

HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 TẠI VIỆT NAM

Em xin cảm ơn thầy Vũ Văn Yêm đã hướng dẫn em thực hiện đề tài này

CHƯƠNG 1: TRUYỀN HÌNH SỐ & TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT

DVB-T2 1.1 Giới thiệu về truyền hình số

1.1.1 Khái quát chung

Truyền hình số là một hệ thống truyền hình số có chất lượng cao và dễ dàng

phân phối trên kênh thông tin Tín hiệu số cho phép tạo, lưu trữ, ghi đọc nhiều lần mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh

Ưu điểm của truyền hình số:

 Ít bị tác động của nhiễu so với truyền hình tương tự

 Các tín hiệu âm thanh và hình ảnh thì có khả năng nén lớn

 Có khả năng phát hiện và sửa lỗi

 Tiết kiệm được phổ tần do sử dụng các kĩ thuật nén băng tần

 Có khả năng khóa mã dễ dàng

 Truyền dẫn phát sóng nhiều chương trình trên một kênh

Đòi hỏi công suất truyền thấp

 Có khả năng thu tốt trong truyền sóng đa đường

 Có khả năng truyền trên cự li lớn: Tính chống nhiễu cao ( do việc cài mã sửa lỗi, chống lỗi, bảo vệ…)

Nhưng truyền hình số có một số nhược điểm sau: Dải thông của tín hiệu tăng

do đó độ rộng băng tần của thiết bị và hệ thống lớn Việc kiểm tra chất lượng tín hiệu số phức tạp do phải sử dụng mạch chuyển đổi số-tương tự

- Sơ đồ tổng quát và nguyên lí cấu tạo của hệ thống truyền hình số:

hiệu số khi đi qua bộ biến đổi A/D Tín hiệu số tại đầu ra của bộ biến đổi A/D

có tốc độ bít rất lớn nên cần đưa qua bộ nén (mã hóa nguồn) để giảm tốc độ bít xuống Sau đó tín hiệu ra của bộ mã hóa nguồn được đưa tới thiết bị phát là mã hóa kênh thông tin (đảm bảo chống các sai sót cho tín hiệu trong kênh thông tin ) và điều chế số (giúp cho tín hiệu số có thể truyền đi xa được ).Tiếp đó tín hiệu được truyền đến bên thu qua kênh thông tin.Tại bên thu, tín hiệu truyền hình số được biến đổi ngược lại với quá trình xử lí tại phía phát.Tín hiệu sẽ sẽ được giải điều chế và được đưa tới giải mã kênh.Tín hiệu sau bộ giải mã kênh được giải nén sau đó đưa tới bộ biến đổi tín hiệu số-tương tự D/A

Mã hóa nguồn

Thiết bị phát Biến

đổi A/D

Kênh thông tin

Biến đổi D/A

Giải

mã hóa

Thiết bị thu

Mã hóa kênh

Điều chế

số

Giải

mã kênh

Giải điều chế

1.1.2 Đặc điểm của thiết bị truyền hình số

Để kiểm tra tình trạng của thiết bị số, chúng ta sử dụng các hệ thống đo kiểm tra thông qua đo kiểm tra tín hiệu chuẩn Sau đây là đặc điểm của thiết bị truyền hình số:

a) Yêu cầu về băng tần

Yêu cầu băng tần là sự khác nhau rõ rệt nhất giữa tín hiệu truyền hình số và tín hiệu truyền hình tương tự Băng tần của tín hiệu truyền hình số yêu cầu phải rộng

b) Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm(Singnal/Noise)

Trong quá trình truyền dẫn và ghi thì tín hiệu số có khả năng chống nhiễu tốt Nhiễu trong tín hiệu số là do các bit lỗi Nhiễu trong tín hiệu số được khắc phục bởi các mạch sửa lỗi Khi có quá nhiều bit lỗi ta sử dụng cách che lỗi để giảm sự ảnh hưởng của nhiễu.Tính chất đặc biệt này có ích cho việc ghi-đọc chương trình nhiều lần

c) Méo phi tuyến

Trong quá trình ghi và truyền thì tín hiệu số không bị ảnh hưởng của méo phi tuyến Méo phi tuyến là tính chất quan trọng trong việ ghi-đọc nhiều chương trình nhiều lần

d) Chồng phổ( Aliasing)

Tín hiệu số được lấy mẫu theo cả chiều ngang và chiều dọc, nên có khả năng chồng phổ theo cả 2 hướng Độ lớn của méo chồng phổ theo chiều ngang phụ thuộc vào các thành phần tần số mà tần số này phải vượt quá tần số lấy mẫu giới hạn Nyquist

e) Giá thành và độ phức tạp

Giá thành của các thiết bị số có giá thành cao hơn nhiều so với các thiết bị tương tự Mạch số có cấu trúc khá phức tạp hơn các mạch tương tự Ngoài ra còn vấn đề về thành lập duy trì thì chúng vẫn còn lạ lẫm với nhiều người, tuy

nhiên nhờ công nghệ phát triển như hiện nay thì vấn đề đó không còn trở ngại,

điều đó đã dẫn đến giá thành của thiết bị số lại vô cùng hợp lí với khác hàng f) Xử lí tín hiệu

Tín hiệu số có thể thực hiện và biến đổi tốt các chức năng mà tín hiệu tương tự không làm được hay còn gặp khó khăn Sau khi chuyển từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (A/D) thì tín hiệu sóng còn lại là 1 chuỗi các bit số „0‟ và „1‟ thực hiện nhiệm vụ mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh Khả năng này được tăng lên và có thể đọc với tốc độ nhanh nhờ viêc lưu trữ trong bộ nhớ

g) Khoảng cách giữa các trạm truyền hình cồng kềnh

Tín hiệu số cho phép các trạm truyền hình đồng kênh có khoảng các gần nhau

mà không bị nhiễu Tín hiệu số ít chịu ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh là do khả năng thay thế xung hóa và xung đồng bộ bằng các từ mã-nơi gây ra nhiễu trong

hệ thống tương tự Việc giảm khoảng cách giữa các trạm đồng kênh này cùng sẽ làm cho nhiều trạm phát có thể phát các chương trình truyền hình với độ phân giải cao HDTV

h) Hiệu ứng bóng ma(ghots)

Hiệu ứng này xảy ra nhiều trong hệ thống tương tự do tín hiệu truyền đến máy thu theo nhiều đường Với hệ thống số thì hiệu ứng bóng ma cũng giảm đi Với các ưu điểm của mình truyền hình kĩ thuật số đã và đang được sử dụng rộng rã trên khắp mọi miền của thế giới

1.2 Số hóa tín hiệu truyền hình

Tín hiệu truyền hình số không bị méo tuyến tính, méo phi tuyến và không bị nhiễu gây ra trong quá trình biến đổi tương tự sang số (A/D) và quá trình số sang tương tự (D/A).Tín hiệu truyền hình số hoạt động hiệu quả hơn tín hiệu truyền hình tương tự.Tín hiệu truyền hình số có thể tiết kiệm bộ lưu trữ thông tin

1.2.1.Biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số(A/D)

Sơ đồ:

Tín hiệu vào tín hiệu ra

Hình 1.2 Sơ đồ biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số [1]

Chức năng các khối:

 Lọc thông thấp: Có chức năng không làm xuất hiện méo tín hiệu tương

tự, dùng để loại bỏ các thành phần gây chồng phổ tín hiệu

 Lấy mẫu: Lấy mẫu là biến đổi một tín hiệu liên tục (tín hiệu tương tự) thành một tín hiệu rời rạc(một chuỗi các mẫu)

 Lượng tử hóa: Ở khối này thì biên độ tín hiệu được chia thành các mức Khoảng cách của các mức là 1 bước lượng tử Quá trình lượng tử hóa xác định các giá trị số rời rạc cho mỗi mẫu.Quá trình này gây ra sai số được gọi là sai số lượng tử - là một nguồn nhiễu không thể tránh khỏi trong hệ thống số

 Mã hóa: Bộ biến đổi A/D có khâu cuối cùng là mã hóa Mã hóa chính

là biến đổi cấu trúc nguồn, quá trình biến đổi này mà không làm thay đổi tin tức với mục đích là cải thiện các chỉ tiêu kĩ thuật cho hệ thống truyền tin Tín hiệu sau mã hóa có tính chống nhiễu cao

 Xung lấy mẫu và xung đồng hồ: Có nhiệm vụ tạo ra các xung lấy mẫu

và đồng bộ các quá trình còn lại trong quá trình biến đổi A/D

Lọc thông thấp

Lấy mẫu

Xung lấy mẫu và xung đồng hồ

Lượng

tử hóa

Mã hóa

1.2.2 Biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (D/A)

Sơ đồ:

Video số video tương tự

Hình 1.3 Sơ đồ biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự

- Quá trình biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (D/A) thực chất là quá trình tìm lại tín hiệu tương tự đã được lấy mẫu

1.2.3 Nén tín hiệu video/Audio

Ngày này video số, audio số cho chất lượng hình ảnh âm thanh tốt Tuy nhiên trong khi truyền dẫn phải sử dụng một lượng lớn các file dữ liệu.Vì vậy để khắc phục những nhược điểm trên ta cần nén tín hiệu video

a) Mô hình nén video

Hình 1.4 Mô hình nén video Giải thích: Ở tầng đầu tiên thì tín hiệu video được trình bày dưới dạng thuận

lợi nhất để nén tín hiệu Ở tầng thứ 2 của bộ mã hóa là lượng tử hóa, giúp rời rạc hóa thông tin được biểu diễn Ở tầng thứ 3 là gán các từ mã- các từ mã này là

Mạch logic

mẫu

Lọc thông thấp

Khuếch đại

Xung lấy mẫu

tử hóa

Biểu diễn thuận lợi

Xử lí kênh

Gán

từ

mã

một chuỗi bit dùng để biểu diễn các mức lượng tử Các quá trình trong giải mã video sẽ ngược lại với quá trình mã hóa video

b) Phương pháp nén

-Kĩ thuật nén dữ liệu video là sự kết hợp của rất nhiều kĩ thuật xử lí nhằm giảm tốc độ bit của tín hiệu số mà vẫn đảm bảo được hình ảnh và âm thanh chất lượng Bao gồm những phương pháp nén sau:

 Nén không tổn hao: Cho phép phục hồi lại đúng tín hiệu ban đầu sau khi giải nén.Trong truyền hình phương pháp nén không tổn hao được kết hợp với phương pháp nén có tổn hao sẽ cho được tỉ lệ nén tốt mà không làm mất mát về độ phân giải

 Nén có tổn thất: Phương pháp này chấp nhận mất một lượng nhỏ thông tin

để gia tăng hiệu quả nén (rất thích hợp cho âm thanh và hình ảnh).Do đó phương pháp nén có tổn hao rất có ý nghĩa với truyền hình

c) Các chuẩn nén hình ảnh và âm thanh số

-Chuẩn JPEG: Tiêu chuẩn nén JPEG với mục đích cho ra ảnh nén là ảnh tĩnh đơn sắc và ảnh màu

- Chuẩn MPEG:

 Cấu trúc cơ sở của bộ mã hóa MPEG tín hiệu audio

Các mẫu audio bít mhóa

số liệu phụ

Hình 1.5 Cấu trúc cơ sở của bộ mã hóa MPEG tín hiệu audio

Chuyển đổi từ miền t sang miền f

Mô hình tâm sinh lí nghe

Mã hóa nối

Bít chỉ định

Bộ đệm khung

số liệu

 Cấu trúc của bộ giải mã MPEG của tín hiệu audio:

dòng bit mã hóa

các mẫu audio PCM

số liệu phụ

Hình 1.6 Cấu trúc của bộ giải mã MPEG của tín hiệu audio

Chuẩn MPEG (Moving Picture Expert Group) : Là các chuẩn nén video nhằm

để mã hóa tín hiệu hình ảnh và âm thanh Chúng ta có các chuẩn nén sau: MPEG-1; MPEG-2; MPEG-3; MPEG-4; MPEG-7 Các chuẩn nén MPEG sử dụng cho các ứng dụng video động :

 MPEG-1: Đây là chuẩn nén dùng cho ghi hình trên băng đĩa hoặc truyền dẫn trong mạng máy tính.Tốc độ bít từ 1Mb/s đến 1.5 Mb/s

 MPEG-2: Chuẩn nén này dùng trong truyền hình số thông thường với tốc độ bit ≤ 10Mb/s Ngoài ra nó còn được ứng dụng trong mạng ISDN sử dụng trong ATM

 MPEG-3: Chuẩn này được sử dụng trong truyền hình có độ phân giải cao với tốc độ bit ≤ 50 Mb/s

 MPEG-4: Chuẩn này sử dụng cho nén tín hiệu video với tốc đọ bit là 9-10 Kb/s Truyền số mặt đất DVB-T2 sử dụng chuẩn này để nén tín hiệu hình ảnh

và âm thanh

 MPEG-7: Đây là chuẩn mô tả thông tin của rất nhiều loại đa phương tiện

Khung không đóng gói

Tái tạo

Chuyển đổi

từ miền thời gian sang miền tần số

1.3 Các tiêu chuẩn của truyền hình số

-Để cung cấp cấp được những hình ảnh âm thanh chất lượng trong truyền dẫn truyền hình số thì ta cần có những tiêu chuẩn truyền số sau:

 ATSC (Advanced Television System Committee):Tiêu chuẩn Bắc Mỹ/Hàn

Quốc.ATSC cho phép 36 chuẩn video từ HDTV đến SDTV.Tiêu chuẩn HDTV sử dụng dạng thức gói MPEG-2 cho cả video, audio và dữ liệu

 DVB (Digital Video Broadcasting): Tiêu chuẩn Châu Âu DVB sử dụng

điều chế ghép kênh phân chia theo tần số trực giao có mã COFDM, tốc độ bit tối đa là 24Mbps và dải thông là 8MHz Tiêu chuẩn này sử dụng chuẩn nén MPEG-2 cho tín hiệu video Đối với các nước có địa hình phức tạp , có nhu cầu sử dụng mạng đơn tần , đặc biệt là khả năng thu di động thì tiêu chuẩn nay rất phù hợp

 ISDB ( Intergrated Services Digital Broadcasting): Tiêu chuẩn Nhật Bản

Tiêu chuẩn này sử dụng kĩ thuật ghép kênh đoạn dải tần BTS ( Band Segmened)-OFDM Trong quá trình nén và ghép kênh thì ISDB sử dụng chuẩn MPEG-2 và cho phép truyền nhiều chương trình phức tạp, có thể sử

dụng cho các kênh 6,7 và 8MHz

1.4 Truyền hình Số mặt đất DVB-T2

1.4.1 Giới thiệu truyền hình số mặt đất DVB-T2

Truyền hình số mặt đất DVB-T đã được nhiều nước trên thế giới tin tưởng và

sử dụng vì nó có nhiều ưu thế rõ rệt Tuy nhiên truyền hình số đang ngày càng phát triển hơn đòi hỏi tăng dung lương, giảm lỗi đường truyền, nâng cao độ tin cậy với các loại hình dịch vụ và giảm tỉ số công suất đỉnh/công suất trung bình,

sự phát triển mạnh mẽ của truyền hình số với độ phân giải cao HDTV và 3DTV với dung lượng bit lớn mà DVB-T chưa đáp ứng được Trước những đòi hỏi nhu cầu trên thì vào cuối năm 2008 thì truyền hình số mặt đất DVB-2 ra đời với những các ưu điểm vượt trội và đáp ứng được những đòi hỏi cho sự phát triển truyền hình số ngày nay Đồng thời đưa ra chuẩn nén mới là MPEG-4, sử dụng

mạng đơn tần và cho ra nhiều kênh với chất lượng hình ảnh và âm thanh cực tốt

và đặc biệt là sẽ không bị nhiễu hình, mất sóng khi thời tiết xấu, đảm bảo luôn rõ đẹp kể cả khi thời tiết xấu-đó là xu hướng phát triển của truyền hình số hiện nay

1.4.2 Yêu cầu đặt ra cho truyền hình số mặt đất DVB-T2

Tiêu chuẩn DVB-T2 có những yêu cầu sau:

 DVB-T2 phải tuân thủ tiêu chí đầu tiên của họ DVB là tính tương quan

 DVB-T2 phải kế thừa những ưu điểm trong các tiêu chuẩn DVB khác

 Mục tiêu chủ yếu của DVB-T2 là dành cho các đầu thu cố định và di chuyển được.Vì thế DVB-T2 phải cho phép sử dụng được những anten thu đang tồn tại ở mỗi gia đình

 Khi truyền sóng DVB-T2 phải đạt được dung lượng cao hơn thế hệ đầu DVB

 Đối với từng loại dịch vụ DVB-T2 phải nâng cao độ tin cậy

 Đối với băng thông và tần số thì DVB-T2 phải có tính linh hoạt

 Để giảm giá thành truyền sóng ta cần giảm tỉ lệ công suất đỉnh/công suất trung bình của tín hiệu

1.4.3 Mô hình cấu trúc hệ thống DVB-T2

Hệ thống DVB-T2 được chia thành 2 phần: Phần phát bao gồm 3 khối chính

và Phần thu gồm 2 khối chính Mô hình cụ thể như sau:

T/h ra vào

Hình 1.7 Mô hình cấu trúc hệ thống DVB-T2 [1]

 Khối Mã hóa và ghép kênh video/audio: Khối này có chức năng mã hóa

tín hiệu hình, tiếng Tín hiệu ra của khối này là dòng truyền tải 2TS

MPEG- Khối Cổng vào cơ bản: Tín hiệu đầu ra của khối này là dòng T2-MI Mỗi

gói T2-MI bao gồm khung cơ sở (Baseband Frame), IQ vecto hoặc thông tin báo hiệu (LI hoặc SFN)

 Khối Điều chế DVB-T2: Bộ điều chế này sử dụng khung cơ sở và

T2-Frame mang trong dòng T2-MI đầu vào để tạo ra DVB-T2 T2-Frame

 Khối Giải điều chế DVB-T2: Bộ giải điều chế này nhận tín hiệu cao tần từ

1 hoặc nhiều máy phát.Tín hiệu đầu ra là dòng truyền tải MPEG-TS

 Khối Giải mã MPEG: Bộ giải mã dòng truyền tải nhận dòng truyền tải

MPEG-TS tại đầu vào và cho ra tín hiệu video,audio

Điều chế DVB-T2

Điều chế DVB-T2

Giải điều chế DVB-T2

Giải

mã MPEG

Giải điều chế DVB-T2

Điều chế DVB-T2

Giải

mã MPEG

Giải

mã MPEG

Giải điều chế DVB-T2

Tín hiệu vào chính là dòng truyền tải MPEG-TS hoặc dòng GS(Generic

Stream) Tín hệu ra là tín hiệu cao tần RF, tín hiệu này cung cấp cho anten thứ 2

Để cải thiện chất lượng hệ thống DVB-T2 còn có một số tính chất mới sau: Cấu trúc khung chứa tín hiệu nhận diện được sử dụng để quét kênh và nhận biết tín hiệu nhanh hơn

Truyền hình số mặt đất DVB-T2 có một số tính chất giúp nâng cao chất lượng của hệ thống cụ thể như sau:

 Cấu trúc khung: Trong đó các symbol có nhiệm vụ dùng để quét kênh, nhận biết tín hiệu nhanh hơn

 Chòm sao xoay: Trong điều chế tín hiệu chòm sao xoay có nhiệm vụ tạo nên tính đa dạng và có thể cung cấp thu tín hiệu có tỷ lệ mã sửa sai lớn

 Để giảm tỷ số giữu mức công suất đỉnh và mức công suất trung bình của tín hiệu phát cần có các giải pháp kĩ thuật

1.5.2 Cấu hình mạng

DVB-T2 sử dụng mạng đơn tần Mạng SFN muốn cải thiện thì cần được cộng thêm vào các mode sóng mang đồng thời hỗ trợ thêm mode mã hóa Alamouti để tăng khả năng thu sóng trong mạng SFN nhờ đó dung lượng mang SFN có thể tăng

Truyền hình số mặt đất DVB-T2 có những đặc tính kĩ thuật có thể tăng cường mạnh mẽ cho các tín hiệu để có thể chống lại những tác động xấu bên ngoài như

Xử lí dòng dữ liệu vào

Tráo bit

Ánh xạ Frame

Điều chế

tác động của thời tiết, địa hình, các tòa nhà Những đặc tính kĩ thuật đó là kĩ thuật chòm sao quay, kĩ thuật tráo thời gian và tần số

 Ống lớp vật lí (Physical layer Pipes)

Ống lớp vật lí có khả năng truyền tải dữ liệu Ống lớp vật lí có 2 mode đầu vào: Mode A và Mode B Đầu vào Mode A là đầu mode đơn giản nhất chỉ truyền tải duy nhất một dòng dữ liệu và đầu vào Mode B là mode có thể tiết kiệm năng lượng hơn so với đầu thu

 Băng tần phụ (1.7MHZ đến 10MHz)

DVB-T2 chọn băng tần 10MHZ Đối với các dịch vụ thu di động thì DVB-T2

sử dụng băng tần 1.7MHz

 Cấu trúc khung tín hiệu DVB-T2

Một phần quan trọng của hệ thống là siêu khung.Trong siêu khung chứa những khung T2 và phần mở rộng cho tương lai Trong khung T2 chứa 255 khung và

độ dài lớn nhất của nó là 250ms Trong khung T2 được chia thành các Symbol OFDM, mỗi khung T2 đều bắt đầu với một symbol P1 Khoảng thời gian giữa 2 symbol P1 này là 250ms DVB-T2 cũng có khả năng dò và xử lí chính xác các phần FEF này để tránh trường hợp các khung T2 bị xáo trộn

 Chuẩn nén MPEG-4

Truyền hình số mặt đất DVB-T sử dụng chuẩn nén video MPEG-2 thì kế tiếp

đó truyền hình số mặt đất sử dụng DVB-T2 sử dụng chuẩn nén video MPEG-4 MPEG-4 thực hiện phân tách đồ họa, văn bản chồng lấn thành các dòng rieng rẽ

và sau đó chúng được hợp lại ở phía bộ giải mã Chuẩn MPEG-4 phát huy những ưu điểm và khắc phục những nhược điểm của chuẩn nén video MPEG-2 Đặc điểm chính của chuẩn này là mã hóa video và audio với tốc độ bit rất thấp với 3 dãy tốc độ bit (dưới 64Kps, 64 đến 384 Kps và 384Kps đến 4Mps).Quan trọng nhất là chuẩn nén này cho phép khôi phục lỗi tại phía thu vì vậy chuẩn này rất phù hợp cho những môi trường hay xảy ra lỗi như truyền dữ liệu qua thiết bị cầm tay

Chuẩn nén video MPEG-4 gồm 2 loại chuẩn MPEG-4 Profile và chuẩn MPEG-4 AVC đang được ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T2 Đối với chuẩn MPEG-4 thì có nhiều tính năng ưu việt, để sử dụng hiệu quả nhất thì mỗi thiết bị chuẩn MPEG-4 sẽ được trang bị một số tính năng để tạo điều kiện phù hợp cho người sử dụng Còn đối với chuẩn MPEG-4 AVC là chuẩn quốc tế đầu tiên được sử dụng cho việc mã hóa các đối tượng video

Ba đặc tính rất quan trong của MPEG-4 là:

 Nhiều object có thể được mã hóa với nhiều kĩ thuật khác nhau và được kết hợp ở bộ giải mã

 DVB-T2 trong mạng đơn tần (SFN)

Kĩ thuật mạng đơn tần SFN ngày càng phát triển và ứng dụng nhiều trong truyền hình số mặt đất DVB-T2 Khi truyền hình số mặt đât DVB-2 ra đời thì kĩ thuật mạng đơn tần SFN ngày càng phát triển hơn Trường hợp đặc biệt của hiệu ứng đa đường chính là đầu thu can nhiễu Nguyên nhân tạo ra can nhiễu là do hệ thống trong các máy phát và vấn đề này có thể sửa được bằng cách điều chỉnh

độ trễ và công suất của máy phát Đường đi của tín hiệu trong mạng đơn tần công nghệ DVB-T2 như sau:

Hình 1.9 Đường đi của tín hiệu trong mạng đơn tần công nghệ DVB-T2 [1]

Ta cần thành lập và điều chỉnh đồng bộ giữa các máy phát để giúp cho mạng đơn tần hoạt động tốt Các khối có mối tương quan với nhau

 Kiến trúc của hệ thống mạng đơn tần SFN

Hình 1.10 Kiến trúc của hệ thống mạng đơn tần SFN của DVB-T2 [1]

Ta biết rằng tại điểm thu sẽ bị can nhiễu SFN khi tín hiệu truyền đến điểm thu

có độ trễ khác nhau, cường độ của tín hiệu nhỏ hơn mức cho phép, còn độ trễ thì lớn hơn khoảng bảo vệ của mạng đơn tần

 Công suất RF và IF( sóng mang)

Công suất sóng mang là tổng công suất của tín hiệu điều chế RF hoặc IF Với

hệ thống DVB tiêu chuẩn thì phổ tín hiệu điều chế QAM/QPSK được tạo bằng

bộ lọc

Công suất RF/IF là toàn bộ công suất nằm trong băng thông hình chữ nhật và

nó không phụ thuộc vào đặc tính của bộ lọc

 MISO dựa trên Alamouti (trên trục tần số)

Truyền hình số mặt đất DVB-T2 sử dụng kĩ thuật Alamouti và kĩ thuật này cho kết quả tối ưu giữa 2 tín hiệu

 Mẫu hình tín hiệu Pilot

Pilot phân tán được xác định cả về biên độ và pha, được sử dụng để xác định

sự thay đổi lớn trên đường truyền Sau đây là mẫu hình pilot phân tán đối với truyền hình số mặt đất DVB-T và truyền hình số mặt đất DVB-T2:

Hình 1.11 Mẫu hình pilot phân tán của DVB-T và DVB-T2 [1]

Khi nói đến tráo bit thì ta hiểu mục đích chủ yếu của nó là dải các tín hiệu thông tin trên miền thời gian hoặc tần số mà khi có các nhiễu, pha đinh, đều không thể xóa được những dữ liệu gốc Tráo thời gian nhằm chống lại những ảnh hưởng của nhiễu xung

Nhằm nâng cao khả năng khi truyền sóng và độ tin cậy của nó thì truyền hình

số mặt đất DVB-T2 sử dụng kĩ thuật tráo bit, tráo tế bào, tráo thời gian

 Cấu trúc khung tín hiệu của truyền hình số mặt đất DVB-T2

Siêu khung là một phần quan trong của truyền hình số mặt đất DVB-T2 Trong siêu khung chứa khung –T2 ( gồm 255 khung, độ lớn là 250ms và được chia ra thành các Symbol OFDM) và phần mở rộng dành cho tương lai

1.5.3 Hiệu quả của việc sử dụng kĩ thuật chòm sao quay, chèn thời gian và tần số

Một trong những kĩ thuật mới của truyền hình số mặt đất DVB-T2 là chòm sao quay và trễ Các chòm sao quay cung cấp khả năng chống lại sự suy hao của các cell dữ liệu bằng cách đảm bảo việc mất thông tin từ một kênh có thể khôi phục từ một kênh khác

1.5.4 Mã sửa sai trong DVB-T2

Đối với truyền hình số mặt đất DVB-T2 thì sử dụng mã sửa sai là LDPC/BCH, các mã này thì có khả năng bảo vệ tốt hơn, truyền nhiều dữ liệu hơn trên cùng một kênh thông tin

1.5.5 Symbol khởi đầu

Các symbol này truyền thông tin báo hiệu một cách hạn chế bằng phương thức truyền mà độ tin cậy là rất cao Phương thức điều chế và mã hóa cố định

1.7 Khả năng chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2

1.7.1 Số hóa truyền hình số mặt đất

Truyền hình số mặt đất ra đời và và nhanh chóng tạo được ấn tượng hay thế mạnh tốt trên thị trường Chính vì những ưu điểm của truyền hình số mang lại nên ngày nay các nước trên thế giới nói chung và đất nước Việt Nam nói riêng đã và đang sử dụng truyền hình số mặt đất và ngừng phát sóng truyền hình tương tự

Mục tiêu của quá trình số hóa như sau:

 Chuyển đổi truyền hình tương tự sang công nghệ số theo hướng hiện đại, công nghệ với mục đích tăng số lượng kênh chương trình, chất lượng chương trình, đồng thời phát triển hệ thống thông tin di động băng rộng

vô tuyến

 Để phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội, hệ thống truyền hình phong phú, chất lượng thì ta cần phải mở rộng vùng phủ sóng truyền hình số mặt đất DVB-T2

 Để thu hút nguồn nhân lực để phát triển truyền hình cho chất lượng cao thì chúng ta cần phát triển thị trường truyền dẫn, phát sóng truyền hình số mặt đất DVB-T2

 Phấn đấu tổ chức và sắp xếp đài truyền hình, đài truyền thanh một cách chuyên nghiệp hóa

1.7.2 Khả năng chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2

Truyền hình số mặt đất DVB-T2 là cơ hội duy nhất để hỗ trợ các dịch vụ có tốc độ bit lớn như HDTV, 3DTV Những đặc tính kĩ thuật của DVB-T2 được coi

là chuẩn thay thế cho DVB-T Trong tương lai truyền hình số mặt đất DVB-T sẽ được thay thế bởi DVB-T2

1.8 Kết luận chương 1

Truyền hình số mặt đất DVB-T2 với những đặc tính vượt trội hơn so với truyền hình số mặt đất DVB-T và nó đem đến nhiều cơ hôi triển khai sử dụng mới Phần này giúp cho chúng ra hiểu hơn những cấu trúc, nguyên lí, quá trình phát sóng của truyền hình số mặt đất DVB-T2

CHƯƠNG 2 TỐI ƯU VÙNG PHỦ SÓNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN

HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2

2.1 Tối ưu băng thông tại hệ thống Head-End

Trong hệ thống truyền hình Số nói chung và hệ thống Truyền hình số mặt đất DVB-T2 nói riêng, thì tối ưu băng thông của luồng TS (IP, ASI) tại Head-End, dùng để truyền dẫn đến các trạm phát là rất quan trọng Nó sẽ quyết định chất lượng kênh chương trình, số lượng kênh SD/HD/4K phát sóng trong

01 TS(IP/ASI) sao cho tối ưu nhất

Cùng với đó là sự phát triển của công nghệ giúp các hãng nghiên cứu và cung cấp các thiết bị Nén (Encoder) có hệ số nén băng thông ngày càng thấp, nhưng vẫn giữ được chất lượng Video/Audio tốt

Trong hệ thống truyền hình Số mặt đất DVB-T2, để tối ưu nguồn phát sóng được truyền dẫn từ Head End thì các nhà Đài, các hãng truyền hình chọn lựa cấu hình hệ thống Sats Mux, để tối ưu băng thông:

2.2 Hệ thống StasMux thiết lập tại Head End

Việc sử dụng tính năng Statmux cho hệ thống Head End truyền hình số mặt đất DVB-T2, giúp tối ưu băng thông trong luồng TS dùng để truyền dẫn tới các trạm phát sóng

Các chương trình có tín hiệu đầu vào định dạng HD/SD – SDI được đưa vào thiết bị nén Encoder, xử lý mã hóa và có băng thông thay đổi (VBR), được

sử dụng thuật toán ghép thống kê trên Statmux để phân bổ băng thông (Bitrare) thay đổi trong tổng thể luồng TS đầu ra

Các kênh riêng biệt trong luồng TS có băng thông thay đổi và bù trừ nhau, do vậy mỗi kênh đạt tốc độ Bitrate tối thiểu đến tối đa Chính vì vậy đã có thể cải thiện, tối ưu được 25% băng thông so với hệ thống thông thường

Giúp cho hệ thống tối ưu hóa chất lượng Video, tăng số lượng kênh chương trình phát sóng trong luồng TS, tiết kiệm được chi phí

Hình 2.1 Hệ thống Statmux tại Head End DVB-T2[5]

2.3 Các giải pháp tối ƣu cho mạng đơn tần SFN

2.3.1 Mạng đơn tần khi triển khai thực tế

Có 3 điều kiện chính cho các máy phát thuộc mạng đơn tần: một là, phát cùng một dòng truyền tải TS; hai là, phát cùng tần số; ba là, phát “cùng thời

điểm” Tôi xin trình bày về 3 điều kiện này

Điều kiện thứ nhất bắt buộc các máy phát thuộc mạng đơn tần chỉ phát

đúng một dòng truyền tải duy nhất (cả về nội dung, cả về thời gian) Về nội

dung, có nghĩa là tại bất kỳ máy phát nào cũng không được làm mất tính thống nhất của dòng TS đó, việc bớt đi, thêm vào một hai chương trình nào đó, hay thêm vào bất kỳ một số liệu nào (dù dung lượng rất nhỏ) cũng không được Về thời gian, có nghĩa là các máy phát bức xạ dòng truyền tải đó không nhanh chậm

hơn nhau Các dòng truyền tải phải thực hiện đồng bộ, tôi sẽ trình bày cụ thể ở mục sau Cài thêm các gói chứa thông tin vào dòng TS để phục vụ việc đồng bộ

Hình 2.2 Cấu hình của một mạng đơn tần DVB-T2 [2]

Đối với điều kiện thứ hai là các máy phát phát cùng tần số, các “sóng mang” trong bộ điều chế số có được là do tín hiệu của dòng TS sau khi chia nhỏ

ra được biến đổi Fuorier ngược tạo nên Độ chính xác của tần số liên quan chặt

chẽ tới độ chính xác của dòng TS Như vậy, đồng bộ các dòng TS cũng đồng

nghĩa với việc thực hiện đồng bộ tần số ở khâu điều chế của các máy phát Tuy

nhiên, vì điều chế (thực chất là biến đổi Fourier ngược) chỉ thực hiện ở vùng tần

số thấp, không phải ở vùng tần số cao Nên muốn phát ra sóng cao tần, trong máy phát phải có bộ chuyển tần lên (Upconverter), vì vậy, vẫn cần có một bộ dao động hình SIN để thực hiện chuyển trung tần lên cao tần Chúng tôi tạm gọi

bộ dao động đó là bộ dao động đổi tần Để tuân thủ điều kiện đồng bộ tần số,

các bộ điều chế OFDM hỗ trợ mạng đơn tần đều phải quan tâm tới đồng bộ các

bộ dao động đổi tần trong mọi máy phát thuộc mạng đơn tần (xem hình 2.2)

Đối với điều kiện thứ ba các máy phát phát “cùng thời điểm” (at the same time) hàm ý nhấn mạnh tính khắt khe của đồng bộ: cùng thời điểm phát gói “đầu tiên” của cùng một Mega-frame ra không trung ở tất cả các máy phát, không có sự

nhanh chậm hơn nhau, nói cách khác sự chênh lệch thời gian phát gói này phải bằng không Đó chính là vấn đề cốt lõi của quá trình đồng bộ

2.3.2 Sự cần thiết phải đồng bộ các máy phát thuộc mạng đơn tần

Hình 2.3 mô tả hai máy phát của mạng đơn tần Trên hình, ngoài hai chùm sóng trực tiếp đến đầu thu, còn có thêm tia phản xạ, có đường truyền dòng TS từ trung tâm xử lý đến các máy phát

Chênh lệch về đường đi của hai chùm sóng trực tiếp từ hai máy phát (D= Dj-Di) Chênh lệch về thời gian của dòng truyền tải từ trung tâm xử lý tín hiệu tới máy phát j và i là  = j -i ( có thể nhận giá trị âm hoặc dương) Thời gian trễ do xử lý tại máy phát i, máy phát j (do điều chế, khuếch

đại, cáp và anten) là TMFi , TMFj Như vậy, độ trễ giữa hai chùm sóng đến đầu thu (khi chưa xử lý bù trễ) sẽ gồm ba yếu tố:

Tia phản xạ

Chùm sóng trực tiếp

Dj , Di : là khoảng cách từ máy phát j, máy phát i đến điểm thu

j ,i : là thời gian truyền dòng TS từ trung tâm xử lý đến máy phát j, máy phát i

Phân tích công thức (1), thấy rằng:

(1)

 Thành phần thứ nhất (D/c) liên quan đến đường đi của các chùm sóng

đến điểm thu, không thể biến đổi được, vì máy phát đã lắp đặt cố định tại các vị trí

 Độ chênh lệch về thời gian cấp tín hiệu đến hai máy phát (= j -i) cũng không thể thay đổi được, vì tuyến cáp quang hay vi ba cũng cố định

 Chênh lệch về xử lý (do điều chế, do khuếch đại, do cáp và do anten phát)

của các máy phát T MFj -T MFicũng không thể can thiệp được

Như vậy, thực hiện đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần, chỉ còn cách chủ động can thiệp hiệu chỉnh, lưu giữ, làm chậm, thời điểm phát ở tất cả mọi

máy phát Các nhà thiết lập mạng đơn tần nêu ra hai phương pháp: bù thời gian trễ tĩnh và bù thời gian trễ động Vì thế, công thức (1) trên được thêm vào các

thành phần nữa liên quan đến bù thời gian trễ tĩnh: T bù trễ tĩnh  = T trễ tĩnh j - Ttrễ tĩnh i và bù thời gian trễ động Tbù trễ động j, T bù trễ động i

Từ công thức (1), ta có công thức mô tả nguyên lý bù thời gian trễ tĩnh

và bù thời gian trễ động (2) để thực hiện đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần:

Bù thời gian trễ động liên quan đến quá trình làm chậm lại dòng truyền tải

TS hay nói cách khác tất cả các máy phát phát đi gói „đầu tiên‟ ở cùng một thời điểm, khi đó chênh lệch thời gian phát gói „đầu tiên‟ giữa các máy phát bằng KHÔNG Trong công thức (2) thành phần:

Hai đẳng thức (3 và 3a) đều bằng KHÔNG, đó chính là thực hiện điều kiện

thứ ba phát cùng thời điểm của mạng đơn tần

2.3.3 Bù thời gian trễ tĩnh để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần

Bù trễ tĩnh là bù chênh lệch về thời gian truyền sóng từ các máy phát đến điểm thu, bao gồm cả trễ do truyền sóng, trễ do điều chế, do khuếch đại, cáp và anten

Trở lại hình 2.3, ta thấy chùm sóng từ máy phát j đến chậm hơn chùm sóng

từ máy phát i (Dj > Di) Hình 2.4 cho thấy sóng của hai máy phát đến điểm thu nhanh chậm hơn nhau Do đó, trong trường hợp này, bù thời gian trễ tĩnh tại máy phát i nhiều hơn tại máy phát j để giảm chênh lệch về truyền sóng Độ trễ

về truyền sóng sẽ bằng không nhờ điều chỉnh bù trễ tĩnh

Hình 2.4 Mô tả sự nhanh chậm của các chùm sóng đến đầu thu [2]

Trên các hình 2.4, cho thấy sóng của hai máy phát đến nhanh chậm hơn nhau: vượt quá khoảng bảo vệ và trong khoảng thời gian bảo vệ Bù trễ tĩnh sẽ

làm cho chênh lệch thời gian của hai chùm sóng (đến điểm thu) bằng KHÔNG (đẳng thức 3a)

Như vậy, bù trễ tĩnh quan tâm đến cả độ trễ do điều chế, khuếch đại, cáp dẫn sóng và hệ thống anten gây ra Giá trị bù trễ tĩnh nếu chỉ do yếu tố truyền sóng, thì không quá lớn, cao nhất chỉ khoảng 100s Vì 100s tương ứng với độ chênh lệch về đường đi của các chùm sóng tới điểm thu đã là: 30km (D=T.c=100.10-6.3.108=3.104=30km).`

2.3.4 Bù thời gian trễ động để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần

Quá trình bù thời gian trễ động là quá trình dựa vào các thông số phục

vụ cho đồng bộ từ trung tâm lý tín hiệu gửi trong dòng TS để hiệu chỉnh thời điểm bức xạ dòng TS ra không trung của từng máy phát Vì vậy, trước hết chúng

ta quan tâm các thông tin phục vụ cho xử lý đồng bộ

2.3.5 Cài thêm các gói chứa thông tin vào dòng TS để phục vụ việc đồng bộ

Tín hiệu chuẩn để quá trình đồng bộ của tất cả mọi máy phát dựa vào là tín hiệu có tần số 10MHz và 1 pps (1 xung trong 1 giây) và do máy thu hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Position System) cấp

Mấu chốt nhất và quan trọng nhất, phải đồng bộ các dòng truyền tải TS tại các máy phát, vì dòng truyền tải truyền từ trung tâm đến các máy phát ở các vị trí khác nhau sẽ nhanh chậm hơn nhau Dòng truyền tải TS thông thường gồm các gói TS Các gói TS đều có kích thước 188 Byte: phần mào đầu (Header) chiếm 4 Byte và phần mang thông tin (Payload) chiếm 184 Byte Dòng truyền tải TS của mạng đơn tần khác dòng TS thông thường, là nó phải được cài thêm các gói để phục vụ cho việc đồng bộ Các gói đó có tên gọi là “gói khởi tạo Mega- Frame”, tên tiếng Anh Mega-Frame Initialization Packet-MIP, trong một số tài liệu khác[4] MIP còn được gọi là gói thông tin Mega-frame - Mega-Frame Information Packet

Gói MIP có kích thước đúng như các gói TS khác, tức là cũng có 4 Byte Header và 184 Byte Payload (chứa nội dung của MIP) Nhiệm vụ của bộ thích ứng mạng đơn tần (SFN adapter) là tạo ra các gói MIP và cài chúng vào dòng

TS để truyền đi Ngoài khối thích ứng mạng đơn tần còn khối đồng bộ hệ thống (Sync system) Hai khối chức năng này có thể là các thiết bị riêng biệt, và cũng

có thể là các thiết bị tích hợp trong bộ ghép hoặc trong bộ điều chế Hiện nay khối thích ứng mạng đơn tần thường được sản xuất riêng biệt, còn khối đồng bộ

hệ thống thường có trong bộ điều chế COFDM

2.3.6 Nhiệm vụ của khối thích ứng mạng đơn tần

Khối thích ứng mạng đơn tần tạo ra các Mega-frame Mỗi Mega-frame bao gồm n gói TS tương ứng với 8 khung DVB-T (chế độ 8K) hoặc 32 khung (chế

độ 2K) và chèn vào một gói khởi tạo Mega-frame (MIP) với một giá trị nhận

dạng gói PID gắn vào MIP (trong một Mega-frame chỉ có duy nhất một gói MIP) được chèn vào bất cứ vị trí nào trong Mega-frame thứ M MIP của Mega-

frame thứ M này (gọi là MIPM) cho phép nhận ra điểm bắt đầu (cụ thể là gói đầu tiên) của Mega-frame M + 1 Quá trình này được thực hiện bằng cách sử dụng một con trỏ được mang trong MIPM, tự nó chỉ ra vị trí của nó, về điểm bắt đầu của Mega-frame thứ M + 1

Hình 2.5 Cấu hình một Mega-frame [2]

Khoảng thời gian của một Mega –frame phụ thuộc vào băng thông của kênh cao tần (Việt Nam chọn 8MHz) và khoảng bảo vệ:

Mỗi Mega frame gồm n gói trong đó n là số nguyên

- Trong chế độ 8K: n = (số gói RS/super frame)x 2

- Trong chế độ 2K: n = (số gói RS/super frame)x 8

1 super frame = 4 frames

Gói RS (gói Reed Solomon): Gói TS 188 bytes được mã hoá khối Reed Solomon thành 204 bytes, trong đó có 16 bytes dùng để sửa lỗi

MIP chứa các nội dung:

 Cờ thời gian đồng bộ - Synchronous Time Stamp (STS)

 Con trỏ (Pointer)

 Độ trễ lớn nhất (Max Delay)

 Các thông số phát (để thuận lợi cho cài đặt các thông số phát của máy phát)

 Thông số địa chỉ riêng để điều khiển máy phát từ xa

Trong đó có hai thông số (đều là giá trị thời gian và đo bằng milisec) cần cho quá trình đồng bộ, đó là: cờ thời gian đồng bộ và độ trễ lớn nhất

Cờ thời gian đồng bộ là khoảng thời gian từ sườn trước (sườn lên) của

xung 1pps gần nhất đến điểm bắt đầu của Mega-frame kế tiếp (xem hình 2.6) và được mang trong MIP của từng Mega-frame Giá trị STS có trong Mega-frame thứ M chỉ ra điểm bắt đầu của Mega-frame thứ M+1, có trong Mega-frame thứ M+1 thì chỉ ra điểm bắt đầu của Mega-frame thứ M+2, vv

Tỷ số Tbv/Tsymbol Khoảng thời gian của một Mega-frame