CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 VÀ ỨNG DỤNG TẠI TỈNH TUYÊN QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP NƠNG NGỌC KHÁNH CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 VÀ ỨNG DỤNG TẠI TỈNH TUYÊN QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS-TS NGUYỄN THANH HÀ Thái Nguyên, tháng 12-2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN NƠNG NGỌC KHÁNH Tên tơi là: Nơng Ngọc Khánh Sinh ngày 23 tháng 03 năm 1982 viên lớp cao học khóa 16- chuyên ngànhĐẤT Kỹ thuật điện tử- Trƣờng Đại CƠNGHọc NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT DVB-T2 ỨNG DỤNG TẠINgun TỈNH TUYÊN QUANG học VÀ kỹ thuật Công nghiệp Thái Hiện cơng tác tại: Đài Truyền Thanh- Truyền Hình Huyện Chiêm HóaTuyên Quang Tác giả xin cam đoan: Đề tài “Cơng nghệ truyền hình số mặt đất DVB-T2 ứng dụng tỉnh Tuyên Quang “do thầy giáo P.GS-.TS Nguyễn Thanh Hà hƣớng LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT dẫn cơng trình nghiên cứu riêng tơi Nội dung luận văn nhƣ đề cƣơng yêu cầu Thầy giáo hƣớng dẫn, tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm KHOA CHUYÊN MÔN TRƢỞNG KHOA NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nông Ngọc Khánh Nguyễn Duy Cƣơng Nguyễn Thanh Hà PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên, tháng 12-2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học làm đề tài thạc sỹ, em nhận truyền đạt kiến thức, phương pháp tư duy, phương pháp luận giảng viên trường Sự quan tâm lớn nhà trường, thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên bạn lớp Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa đào tạo Sau đại học, thầy giáo tham gia giảng dạy tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy P.GS-.TS Nguyễn Thanh Hà tập thể cán giảng viên môn Hội đồng bảo vệ đề cương thạc sỹ cho dẫn quý báu để em hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng, xong kiến thức kinh nghiệm cịn hạn chế nên chắn luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong muốn nhận dẫn từ thầy, cô giáo bạn học để luận văn hoàn thiện có ý nghĩa thực tiễn Xin chân thành cảm ơn! Học viên Nơng Ngọc Khánh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iv MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SƠ 1.1 Giới thiệu hệ thống truyền hình số 1.2 Đặc điểm hệ thống truyền hình số 1.3 Sự cần thiết ƣu điểm truyền hình số: 1.4 Ba tiêu chuẩn truyền hình số giới .4 1.4.1 Chuẩn ATSC 1.4.2.Chuẩn ISDB-T 1.4.3.Chuẩn DVB CHƢƠNG 2: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN DVB-T 10 2.1 Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T 10 2.1.2 Giới thiệu hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T 10 2.2.2 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T .10 2.2 Đặc tính kỹ thuật DVB-T 16 2.2.1 Bộ điều chế DVB-T 16 2.2.4 Tổ chức kênh OFDM 25 2.2.5 Phƣơng thức mang liệu COFDM .28 2.3 Mã hóa kênh DVB-T 29 2.3.1.Mã hóa phân tán lƣợng 30 2.3.2.Mã ngoại (outer coding) 31 2.3.3.Ghép xen ngoại (outer interleaving) 32 2.3.4.Mã hoá nội (inner coding) 33 2.3.5.Ghép xen nội 35 2.4 Một số khả ƣu việt DVB-T 40 2.4.1 Điều chế phân cấp 40 2.4.2 Mạng đơn tần SFN 45 Chƣơng III: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN DVB-T2 .49 3.1 Giới thiệu chung tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2 49 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn v 3.2 Những ƣu điểm tiêu chuẩn DVB-T2: .49 Mơ hình cấu trúc hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T2 51 3.3 Các đặc tính kỹ thuật truyền hình số mặt đất DVB- T2 .51 3.3.1 Mơ hình cấu trúc DVB-T2: 51 3.3.2 Một số tính mở rộng DVB-T2 53 3.4 Những giải pháp kỹ thuật bản: .53 3.4.1 Mơ hình cấu trúc DVB-T2 .54 3.4.2 Mã hóa ghép kênh 54 3.4.3 Bộ điều chế DVB-T2 (DVB-T2 Modulator) 55 3.4.4 Các ống lớp vật lý 56 3.4.5 Băng tần phụ (1.7 Mhz 10 Mhz) 60 3.4.6 Các mode sóng mang mở rộng (đối với 8K, 16K, 32K) .60 3.4.7 MISO dựa Alamouti (trên trục tần số) 61 3.4.8 Symbol khởi đầu (P1 P2) .62 3.4.9 Mẫu hình tín hiệu Pilot (Pilot Pattern) 63 3.4.10 Phƣơng thức điều chế 256-QAM .64 3.4.11 Chòm xoay (Rotated Constellation) 65 3.4.12 16K, 32K FFT tỷ lệ khoảng bảo vệ 1/128 66 3.4.13 Kỹ thuật giảm thiểu tỷ số cơng suất đỉnh/cơng suất trung bình (Peak – to – average Power Ratio – PAPR) .66 3.4.14 Mã sửa sai LDPC/BCH .67 3.4.15 Tráo bít, tráo tế bào, tráo thời gian 67 3.4.16 Điều chế mã sửa sai liệu lớp .70 3.4.17 Cấu trúc khung tín hiệu DVB-T2 70 3.5 Khả vƣợt trội DVB-T2 so với DVB-T 71 3.5.1 Các thông số mở rộng FFT 71 3.5.2 Mở rộng băng thông 74 3.6 Kết luận chƣơng: 77 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vi CHƢƠNG IV: KIẾN NGHỊ ỨNG DỤNG ĐƢA CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 VÀO TỈNH TUYÊN QUANG 78 4.1 Triển khai cơng nghệ truyền hình DVB-T2 Tuyên Quang 78 4.1.1 Lộ trình số hóa truyền hình số mặt đất .79 4.1.2: Vùng phủ sóng DVB-T tỉnh Tuyên Quang TÀI LIỆU THAM KHẢO: 84 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Phổ tín hiệu tƣơng tự tín hiệu số Hình 1.2: Phát hình DVB-T .4 Hình 1.3: Bản đồ phân bố nƣớc giới lựa chọn tiêu chuẩn DVB-T .5 Hình 1.4: Khung liệu VSB .7 Hình 2.0:Sơ đồ khối chức hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T 11 Hình 2.1 Sơ đồ khối máy phát truyền hình số mặt đất DVB-T 12 Hình 2.2: Hiện tƣợng trễ gây xuyên nhiễu symbol 20 Hình 2.3: Chèn thêm khoảng bảo vệ 22 Hình 2.4: Chèn thêm scattered pilot 24 Hình 2.5 Phân chia kênh 25 Hình 2.6: Ví dụ đáp ứng kênh thay đổi theo thời gian với hai đƣờng trễ, có độ dịch tần Doppler khác nhau, với đƣờng tín hiệu Trục z miêu tả biên độ đáp ứng kênh .26 Hình2.7: Chèn sóng mang phụ 26 Hình 2.8: Chèn khoảng bảo vệ 27 Hình 2.9: Dạng tín hiệu minh hoạ có khoảng bảo vệ 27 Hình2.10: Các sóng mang đồng 28 Hình 2.11: Thực mapping liệu lên symbol 29 Hình 2.12: Chòm sở DVB-T 29 Hình 2.13: Sơ đồ mô tả nguyên lý ngẫu nhiên, giải ngẫu nhiên chuỗi số liệu 30 Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý ghép tách ngoại 32 Hình 2.15: Các bƣớc trình ngẫu nhiên, mã ngoại, ghép ngoại (n =2, 3, 8) 33 Hình 2.16: Sơ đồ thực mã chập tốc độ 1/2 34 Hình 2.17: Sơ đồ thực việc ghép nội mapping theo mơ hình khơng phân cấp 37 Hình 2.18: Sơ đồ thực ghép nội mapping theo mơ hình phân 38 Hình 2.19: Chịm phân cấp DVB-T 41 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn viii Hình 2.20: Sơ đồ phủ sóng tƣợng trƣng sử dụng điều chế phân cấp 43 Hình 2.21: Đồng miền tần số .46 Hình 2.22: Đồng mặt thời gian 47 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống DVB-T2 53 Hình 3.2: Mơ hình chung hệ thống DVB-T2 54 Hình 3: Vai trị T2- Gateway 55 Hình 4: ống lớp vật lý 56 Hình 3.5: Khung T2 chế độ M-PLP .58 Hình 3.6: DVB-T2 chế độ M-PLP cho nhiều dịch vụ khác 59 Hình 3.7: Mật độ phổ công suất mode 2K 32K 63 Hình 3.8: Mơ hình MISO 63 Hình 3.9 .62 Hình 3.10 Mẫu tín hiệu Pilot phân tán DVB-T 63 Hình 3.11: Mẫu tín hiệu phân tán DVB-T2 63 Hình 3.12: Đồ thị chịm 256- QAM 64 Hình 3.13: Chòm 10-QAM xoay 65 Hình 3.14 Tráo tế bào 68 Hình 3.15 70 Hình 3.16: cấu trúc khung DVB-T2 71 Hình 4.2: Phổ tín hiệu DVB-T2 lý thuyết với khoảng bảo vệ- GI=1/8( Kênh 8MHz với chế độ sóng mang mở rộng 8K,16K,32K) 74 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ATSC Advanced Television System Commitee Active Constellation Extension – mở rộng chịm tích cực BPSK Binary Phase Shift Keying – Khóa dịch pha hai mức BCH Bose-chaudhuri - hocquenghem Cosultative Committee on International Telegraph and Telephon Cosultative Committee on International Radio Comtes Europesen de Normalisation ELECtrotechnique Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing Common Souree Intermediate Format DCT Discrete Cosine Transform – Chuyển đổi cosin rời rạc DFT Discrete Fourier Transform - Chuyển đổi Fourier rời rạc DPCM Differential Pulse Code Modulation – Điều chế xung mã vi sai Differential Quadratue Phase Shift Keying Digital Terrestral Television broadcasting DVB Digital Video broadcasting – Quảng bá truyền hình số DVB-C DVB- Cable- Truyền dẫn truyền hình số qua cáp DVB-S DVB – Satellite - Truyền dẫn truyền hình số qua vệ tinh DVB - T DVB – Terrestrial - Truyền dẫn truyền hình số mặc đất Eruopean Telecommunications Standards Institute ES dòng (Elementary Strcam) FEC Forward Error Correction – hiệu chỉnh lỗi trƣớc FFT Fast Fourier Transform – Chuyển đổi Fourier nhanh FSK Fequeney Shift Keying – Khóa dịch tần GOP Group Of Picters – Nhóm ánh (trong Mpeg) HDTV Hing Definetion TeleVision – truyền hình phân giải cao I In-phase – Đồng pha (dùng QAM) Q Quadrature phase – Vuông pha (dùng QAM) IDFT Inverse DFT – DFT ngƣợc International Electrotechical Commission (partofthe ISO) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn x IFFT Inverse FFT – FFT ngƣợc Intergeged Services Digital Broadcasting – Terrestrial International Standard Organization – Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO International Telecommunication Uinion LP Low Priority bit stream – Dịng bít ƣu tiên thấp PLP Physical Layer Pipes - ống lớp vật lý (dùng DVB-T2) Low Density Check – kiểm tra cƣờng độ ƣu tiên thấp (dùng DVB-T2) MB Macro Block – Khối macro (dùng MPEG – 2) ML Main Level (dùng MPEG – 2) MP Main Profile (dùng MPEG – 2) MPEG Moving Pictes Experts Group MISO (Multiple Input, Single Output) – đa anten phát, anten thu Ortogonal Frequeney Division Multiplexing OOK On – off – Key – Khóa tắt mở Phase Alternating Line QAM Quadrature Amplitude Modulation – Điều chế biên độ vng góc QPSK Quadrature Phase Shifi Keying – Khóa dịch pha vng góc RS Reed – Solomon SDTV Standard Definition Tele Vision – Truyền hình phân giải tiêu chuẩn SFN Single Frequency Network – Mạng đơn tần số TS Transport Stream – Luồng truyền tải TR Tone Reservation – hạn chế âm sắc UHF Ultra – Haing Frequency VHF Very-High Frequency VLC Variable Length Coding – Mã có độ dài thay đổi VSB Vestigial sideband – Biên tần cụt Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Với phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật, nghành công nghệ nghành có ngành cơng nghệ điện tử viễn thơng có phát triển vƣợt bậc thập kỷ vừa qua đem lại nhiều thành tựu phát minh ứng dụng sản xuất, đời sống xã hội Cơng nghệ truyền hình phận quan trọng lĩnh vực điện tử viễn thơng, có ứng dụng rộng rãi có ứng dụng rộng rãi đời sống xã hội đồng thời phát triển văn hóa tinh thần.Trong năm gần chứng kiến truyền hình chuyển đổi từ truyền hình tƣơng tự sang truyền hình số Việt Nam khơng nằm ngồi su chuyển đổi cách ngoạn mục lĩnh vực truyền hình quảng bá truyền hình trả tiền Từ đầu năm 90 đến ngành truyền hình ứng dụng thành tựu cơng nghệ truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp, đặc biệt số hóa truyền hình số mặt đất Quyết định 2451/ QĐ TTg ngày 27 tháng 12 năm 011 Thủ tƣớng phủ phê duyệt “ Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020” Theo thơng báo số 21/TB- BTTTT “ Kết luận trƣởng ban đạo đề án số truyền hình Việt Nam phiên họp lần ban đạo(16/1/2014)” Nếu nhƣ với truyền hình tƣơng tự nay, truyền tải kênh chƣơng trình truyền hình kênh tần số MHz, với kỹ thuật số tiêu chuẩn DVB-T2 cho phép truyền tải khoảng 20 chƣơng trình truyền hình SD kênh MHz, nghĩa truyền hình số cần phổ tần số số với truyền hình tƣơng tự Chính vậy, sau hồn thành số hóa truyền hình có phần băng tần dành cho truyền hình dơi dƣ Băng tần đƣợc gọi Băng tần lợi ích số hóa truyền hình (có tên gọi băng tần Digital Dividend) Băng tần Digital Dividend đƣợc phận Thông tin vô tuyến Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU-R) đánh giá băng tần tiềm cho công nghệ thông tin di động (TTDĐ) băng rộng IMTAdvanced (thông tin di động 4G) Nên qua thời gian ngắn đến định chọn đề tài “Công nghệ truyền hình số mặt đất DVB-T2 ứng dụng tỉnh Tuyên Quang” để nghiên cứu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SƠ 1.1 Giới thiệu hệ thống truyền hình số Cơng nghệ truyền hình sơ hẳn so với truyền hình tƣơng tự nhƣ: khả sử dụng hiệu phổ tần, truyền dẫn phát sóng nhiều chƣơng trình kênh, có khả phát lỗi sửa lỗi, khắc phục đƣợc ƣu điểm, có khả tƣơng thích vơí nhiều loại hình dịch vụ khác nhƣ khả phát sóng chƣơng trình truyền hình độ phân giải cao HDTV… Việc truền hình tín hiệu truyền hình số thơng qua cáp đồng trục, cáp quang, vệ tinh hay truyền hình số mặt đất 1.2 Đặc điểm hệ thống truyền hình số Thiết bị truyền hình số dùng truyền dẫn chƣơng trình truyềnh nhiều kênh Tín hiệu truyền hình số u cầu băng thơng rộng hơn, ngoai tín hiêệu truyền hình cịn có kèm theo kênh âm thông tin khác nhƣ: thời gian chuẩn, thông tin phụ….đƣợc ghép vào khoảng trống đƣờng truyền Ít bị tác động nhiễu, khả chống nhiễu sửa lỗi tốt hơn, khắc phục đƣợc tƣợng chồng phổ tín hiệu, tƣợng bóng ma(Ghosts) so với truyền hình tƣơng tự Việc truyền tín hiệu số đƣợc thực đảm bảo tƣơng quan kênh truyền tín hiệu Do đó, thông tin đồng đƣợc đƣa vào để đồng tín hiệu khóa mã dễ dàng Q trình xử lý tín hiệu số đơn giản nhiều so với tín hiệu tƣơng tự nhƣ: sửa đổi thời gian gốc, chuyển đổi tiêu chuẩn, giảm độ rộng băng tần… 1.3 Sự cần thiết ƣu điểm truyền hình số: Khởi điểm truyền hình đen trắng, kỹ thuật cịn thơ sơ, xuất truyền hình màu Lúc ngƣời xem cảm thấy rạng rỡ nhiều Nhƣng cơng nghệ khơng dừng lại nhu cầu ngƣời xem khơng dừng lại Các chƣơng trình sinh động hơn, linh hoạt hơn, thêm nhiều dịch vụ đời Nếu trƣớc việc mong ƣớc đƣợc chứng kiến trực tiếp kiện xảy bên bán cầu có mơ ngày nhu cầu ngƣời xem vƣợt xa nhiều Các chƣơng trình phải có độ nét cực cao, xem đồng thời Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn nhiều chƣơng trình dù nơi nào, thời điểm Rồi khơng đơn xem, họ cịn muốn can thiệp trực tiếp vào chƣơng trình, nghĩa truyền hình khơng cịn đơn thơng tin chiều Cịn nhiều nhu cầu ngƣời xem, nhu cầu mà trƣớc tƣởng chừng khơng thực ngày hồn tồn có thể, nhờ cơng nghệ - truyền hình số Một máy phát truyền hình số phát đƣợc đến chƣơng trình truyền hình máy phát analog nhƣ ta sử dụng phát đƣợc chƣơng trình theo hệ PAL Xét mặt phổ ta thấy tín hiệu tƣơng tự phổ tập trung lƣợng vào sóng mang hình, tiếng burst màu Trong tín hiệu số bao gồm hàng ngàn sóng mang tập trung dày đặc vào dải phổ có độ rộng tƣơng đƣơng Sự tận dụng tối đa hiệu phổ cho phép truyền hình số truyền phát đƣợc nhiều chƣơng trình đồng thời Đây ƣu điểm đáng kể so với truyền hình tƣơng tự (xem hình 1.1) Hình Hình Tiếng Tiếng Hình Hình Tiếng Tiếng Phỉ tÝn hiƯu t-¬ng tù Phổ tín hiệu số Hình 1.1: Phổ tín hiệu tương tự tín hiệu số - Cơng suất phát khơng cần qúa lớn cƣờng độ điện trƣờng cho thu số thấp cho thu analog (độ nhậy máy thu số thấp -30dB đến -20dB so với máy thu analog) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn - Thu số khơng cịn tƣợng "bóng ma" tia sóng phản xạ từ nhiều hƣớng đến máy thu Đây vấn đề mà hệ phát analog không khắc phục - Thu anten cố định nhà hay anten di chuyển (của máy thu xách tay) thực đƣợc - Thu di động tốt, ngƣời xem dù ôtô, tàu hoả xem đƣợc chƣơng trình truyền hình Sở dĩ nhƣ xử lý tốt đƣợc tƣợng Doppler Distant transmitter Nearest transmitter Hình 1.2: Phát hình DVB-T - Cho khả thiết lập mạng đơn kênh (đơn tần - Single Frequency Network), nghĩa nhiều máy phát kênh sóng Điều cho hiệu lớn xét mặt cơng suất tần số - Phát hình số đem lại cho ta hội xem chƣơng trình với độ nét cao Vốn dĩ tín hiệu số có tính chống nhiễu cao - Tín hiệu số dễ xử lý, môi trƣờng quản lý điều khiển xử lý thân thiện với máy tính 1.4 Ba tiêu chuẩn truyền hình số giới Chuẩn truyền dẫn truyền hình số sử dụng trình nén xử lý số để có khả truyền dẫn đồng thời nhiều chƣơng trình truyền hình dịng liệu, cung cấp chất lƣợng ảnh khơi phục tuỳ theo mức độ phức tạp máy thu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Truyền hình số thay đổi đáng kể công nghiệp sản suất quảng bá sản phẩm truyền hình Nó mang lại tính mềm dẻo tuyệt vời sử dụng có nhiều dạng thức ảnh khác nén số Đầu năm 1999, hệ thống ATSC DVB đƣợc ITU chấp nhận làm tiêu chuẩn quốc tế phát sóng truyền hình số mặt đất (DTTB) phát hành khuyến cáo ITU-R.Rec nhóm nghiên cứu SG10&11 Châu Âu, Australia, New Zealand chấp nhận DVB-T, Nam triều tiên, Đài loan, Canada Mỹ chọn ATSC, Nhật số nƣớc khác chọn tiêu chuẩn ISDB Có thể tham khảo lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình số giới Đó yếu tố giúp ta định hƣớng việc nghiên cứu, việc lựa chọn tiêu chuẩn phù hợp cho riêng Hình 1.3: Bản đồ phân bố nước giới lựa chọn tiêu chuẩn DVB-T 1.4.1 Chuẩn ATSC Đặc điểm chung Hệ thống ATSC có cấu trúc dạng lớp, tƣơng thích với mơ hình OSI lớp mạng liệu Mỗi lớp ATSC tƣơng thích với ứng dụng khác lớp ATSC sử dụng dạng thức gói MPEG-2 cho Video, Audio liệu phụ Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Các đơn vị liệu có độ dài cố định phù hợp với sửa lỗi, ghép dòng chƣơng trình, chuyển mạch, đồng bộ, nâng cao tính linh hoạt tƣơng thích với dạng thức ATM Tốc độ bít truyền tải 20 Mbps cấp cho kênh đơn HDTV kênh truyền hình chuẩn đa chƣơng trình Chuẩn ATSC cung cấp cho hai mức: truyền hình phân giải cao (HDTV) truyền hình tiêu chuẩn (SDTV) Đặc tính truyền tải nén liệu ATSC theo MPEG-2 ATSC có số đặc điểm nhƣ sau: Tham số Đặc tính Video Nhiều dạng thức ảnh (nhiều độ phân giải khác nhau) Nén ảnh theo MPEG-2, từ MP @ ML tới MP @ HL Audio Âm Surround hệ thống Dolby AC-3 Dữ liệu phụ Cho dịch vụ mở rộng (ví dụ hƣớng dẫn chƣơng trình, thơng tin hệ thống, liệu truyền tải tới computer) Truyền tải Truyền dẫn RF Dạng đóng gói truyền tải đa chƣơng trình Thủ tục truyền tải MPEG-2 Điều chế 8-VSB cho truyền dẫn truyền hình số mặt đất Bảng 1.1: Đặc điểm ATSC Phƣơng pháp điều chế VSB tiêu chuẩn ATSC Phƣơng pháp điều chế VSB bao gồm hai loại chính: Một loại dành cho phát sóng mặt đất (8-VSB) loại dành cho truyền liệu qua cáp tốc độ cao (16VSB) Cả hai sử dụng mã Reed - Solomon, tín hiệu pilot đồng đoạn liệu Tốc độ biểu trƣng (Symbol Rate) cho hai 10,76Mb/s Nó có giới hạn tỷ số tín hiệu nhiễu (SNR) 14,9dB tốc độ liệu 19,3 Mb/s Dữ liệu đƣợc truyền theo khung liệu Khung liệu bắt đầu đoạn liệu đồng mành nối tiếp 312 đoạn liệu khác Sau đến đoạn liệu đồng mành thứ 312 đoạn liệu mành sau Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Mỗi đoạn liệu bao gồm biểu trƣng dành cho đồng đoạn liệu 828 biểu trƣng liệu Một gói truyền tải MPEG-2 chứa 188 byte liệu 20 byte tƣơng suy cho 208 byte Với tỷ lệ mã hoá 2/3, đầu mã sửa sai ta có: 208 x 3/2 = 312 bytes 312 bytes x bit = 2496 bit Tóm lại đoạn liệu chứa 2496 bit Các biểu trƣng đƣợc điều chế theo phƣơng thức nén sóng mang với hầu hết dải biên dƣới Tín hiệu pilot đƣợc sử dụng để phục hồi sóng mang đầu thu, đƣợc cộng thêm vị trí 350 KHz phía giới hạn dƣới dải tần 828 biĨu tr- ng § ång bé mành số 312 đoạ n liệu Dữ liệu 46,8s Đ ồng mành số Dữ liệu 77,7s Hình 1.4: Khung liệu VSB 1.4.2.Chuẩn ISDB-T Hệ thống chuyên dụng cho phát truyền hình số mặt đất đƣợc hiệp hội ARIB đƣa đƣợc hội đồng công nghệ viễn thông Bộ thông tin bƣu điện (MPT) thông qua nhƣ dự thảo tiêu chuẩn cuối Nhật Bản Bản thông số kỹ thuật dƣới mô tả chi tiết hệ thống truyền hình số mặt đất sử dụng mạng đa dịch vụ (ISDB-T) Hệ thống truyền dẫn chƣơng trình truyền hình, âm liệu tổng hợp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ISDB-T sử dụng tiêu chuẩn mã hoá MPEG-2 trình nén ghép kênh Hệ thống sử dụng phƣơng pháp ghép đa tần trực giao OFDM cho phép truyền đa chƣơng trình phức tạp với điều kiện thu khác nhau, truyền dẫn phân cấp, thu di động v.v sóng mang thành phần đƣợc điều chế QPSK, DQPSK, 16QAM 64QAM Chuẩn ISDB-T sử dụng cho kênh truyền có độ rộng 6, hay 8Mhz Kiểu Kiểu Số đoạn liệu Ns Kiểu Kiểu 13 Độ rộng băng tần 7.433 7.431 7.426 5.291 2.645 1.322 1405 2809 5617 (Mhz) Khoảng cách sóng mang (Khz) Số sóng mang Kiểu điều chế sóng QPSK, 16QAM, 64QAM, DQPSK mang Số biểu trƣng 204 khung Khoảng thời gian 189 378 765 1/4 47.25 94.5 189 vệ 1/8 23.625 47.25 94.5 1/16 11.8125 23.625 47.25 1/32 5.90625 11.8125 23.625 tích cực biểu trƣng (S) Khoảng bảo (S) Mã hoá Mã hóa cuộn (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8) Mã hố ngồi Mã Reed Solomon (204, 188) Bảng 1.2: Các thông số truyền dẫn ISDB-T cho kênh truyền Mhz Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 1.4.3.Chuẩn DVB DVB (Digital Video Broadcasting) tổ chức gồm 200 thành viên 30 nƣớc nhằm phát triển kỹ thuật phát số toàn Châu Âu cho khu vực khác Tổ chức DVB phân nhiều phân ban, có phân ban chính: - DVB-S - Phát triển kỹ thuật truyền số qua vệ tinh: Hệ thống DVB -S sử dụng phƣơng pháp điếu chế QPSK (Quadratue Phase - Shift Keying), sóng mang cho phát đáp Tốc độ bit truyền tải tối đa khoảng 38,1Mbps Bề rộng băng thông phát đáp từ 36 đến 54 Mhz - DVB-C - Phát triển phát số qua cáp: Sử dụng kênh cáp có độ rộng băng thơng từ đến MHz phƣơng pháp điều chế 64QAM (64 Quadratue Amplitude Modulation) DVB-C có mức SNR (tỉ số Signal/Noise) cao điều biến kí sinh (Intermodulation) thấp Tốc độ bit lớp truyền tải MPEG-2 tối đa 38,1 Mbps - DVB-T - Phát triển mạng phát hình số mặt đất: Với việc phát minh điều chế ghép đa tần trực giao (COFDM) sử dụng cho phát số (DAB) phát hình số mặt đất (DVB), nhiều nƣớc sử dụng phƣơng thức Tốc độ bit tối đa 27,14 Mbps- (ứng với dải thông cao tần 8Mhz) - DVB- T2- phát triển mạng phát hình số mặt đất: Với việc phát triển từ DVB-T Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 10 CHƢƠNG 2: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN DVB-T 2.1 Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T 2.1.2 Giới thiệu hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T DVB-T tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thức đƣợc tổ chức ETSI cơng nhận ( Eoropeean Telecommunications Standards Institute) vào tháng năm 1997 DVB-T sử dụng kỹ thuật COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) COFDM kỹ thuật có nhiều đặc điểm ƣu việt, có khả chống lại phản xạ nhiều đƣờng, phù hợp với vùng dân cƣ có địa hình phức tạp, cho phép thiết lập mạng đơn tần (SFN- Single Frequency Network) có khả thu di động, phù hợp với chƣơng trình có độ nét cao HDTV DVB-T thành viên họ tiêu chuẩn DVB, bao gồm tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh, mặt đất, cáp 2.2.2 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Hệ thống đƣợc định nghĩa thiết bị gồm khối chức năng, tín hiệu đầu vào dịng truyền tải MPEG-2 nhận đƣợc đầu ghép (Multiplexer), đầu tín hiệu RF tới awngten Hệ thống tƣơng thích với chuẩn nén tín hiệu vide MPEG-2 ISO/IEC 13818 Do hệ thống đƣợc thiết kế cho truyền hình số mặt đất hoạt động băng tần UHF có, nên địi hỏi hệ thống phải có khả chống nhiễu tốt từ máy phát tƣơng tự hoạt động kênh kênh liền kề, đòi hỏi hệ thống phải có hiệu suất sử dụng phổ tần cao băng tần UHF, điều đảm bảo việc sử dụng mạng đơn tần (SFN) Sơ đồ khối chức hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T đƣợc thể hình 2.0 dƣới Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn