Công nghệ truyền hình số mặt đất t dmb

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VÀ TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ 1 Sơ lược truyền thanh, truyền hình Truyền hình số Tổng quan phương thức truyền dẫn Truyền hình số .2 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TDMB I Giới thiệu 1.1 Khái niệm DMB 1.2 Đặc điểm hệ thống T-DMB 1.3 Các đặc điểm chương trình T-DMB (T-DMB Contens) 11 1.4 Các dịch vụ ứng dụng công nghệ T-DMB 12 1.4.1 Dịch vụ truyền VIDEO – Truyền hình di động .14 1.4.2 Dịch vụ AUDIO (Visual Radio) .14 1.4.3 Dịch vụ MESSAGE (DSL: Dynamic Label Service) .15 1.4.4 Dịch vụ truyền web site (BWS: Broadcasting Web Site) 15 4.5 Dịch vụ SlIDE (SLS: Slide Show Service) 16 1.4.6 Dịch vụ hỗ trợ giao thông TPEG (Transport Protocol Expert Group) 16 II Đặc điểm cơng nghệ phát sóng quảng bá phương tiện kĩ thuật số mặt đất TDMB 18 Cấu trúc chung hệ thống quảng bá T-DMB 18 Chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital tiêu chuẩn nén T-DMB 22 2.3 Mã hóa kênh ghép kênh hệ thống T-DMB .30 Mã hóa kênh ghép kênh hệ thống T-DMB 31 CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HẠ TẦNG TRUYỀN HÌNH SỐ & ỨNG DỤNG OFDM TRONG ĐIỀU CHẾ VÀ TRUYỀN DẪN CỦA HỆ THỐNG T-DMB 35 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hạ tầng Truyền hình số T-DMB 35 3.1.1 Giới thiệu 35 3.1.2 Tổng quan kênh vô tuyến di động (mobile radio channel) 35 3.1.3 Suy hao đường truyền (pass loss and attenuation) 35 3.1.4 Fading chậm (slow fading) Fading nhan (fast fading) .36 3.1.5 Fading lựa chọn tần số fading phẳng 37 3.1.6 Thông số tán xạ thời gian (time dispertin parameter) .40 3.1.7 Phổ Doppher (Doppher Spectrum) 41 3.1.8 Trải phổ doppler thời gian kết hợp (Doppler spread and coherence time) 43 3.1.9 Kết luận .44 3.2 Ứng dụng OFDM điều chế truyền dẫn hệ thống T-DMB 44 3.2.1 Khái niệm OFDM .44 3.2.2 Truyền dẫn đa đường nhiễu ký hiệu .46 3.2.3 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao-OFDM truyền dẫn TDMB 48 3.2.4 Điều chế đan xen tần số .49 3.2.5 Chế độ truyền tải DMB .51 CHƯƠNG 4: CÁC VẤN ĐỀ KHÓ KHĂN KHI TRIỂN KHAI HẠ TẦNG TRUYỀN HÌNH SỐ VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 53 4.1 Khó khăn 53 4.1.1 Khó khăn triển khai 53 4.1.2 Khó khăn phương tiện thu xem người dân 53 4.1.3 Khó khăn dừng sóng truyền hình tương tự tỉnh, thành phố quy định dừng sóng theo địa giới hành 54 4.2 Các biện pháp khắc phục 54 4.2.1 Giải pháp thông tin tuyên truyền 54 4.2.2 Giải pháp tài chính: 55 4.2.3 Giải pháp đào tạo, tổ chức máy nguồn nhân lực .55 4.2.4 Giải pháp khoa học công nghệ tiêu chuẩn: 56 4.2.5 Giải pháp hợp tác quốc tế: 57 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .58 CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VÀ TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ Sơ lược truyền thanh, truyền hình Truyền hình số a Sự đời Radio Ra dio (ra-đi-ô) hay truyền thanh, kỹ thuật để chuyển giao thơng tin dùng cách biến điệu sóng điện từ có tần số thấp tần số ánh sáng, gọi sóng radio Sóng radio có tần số khoảng từ 30MHz đến 300MHz (băng tần VHF) Từ radio dùng để máy thu - thiết bị điện tử dùng để nhận sóng âm biến điệu qua anten để khuếch đại, phục hồi lại dạng âm ban đầu, cho phát loa Hình 1.1: Biểu đồ chiếu radio sóng điện từ Jame Clerk Maxwell lần trình bày lý thuyết truyền sóng điện từ năm 1873, thành từ năm 1861 đến 1865 David E.Hughes người truyền nhận sóng radio ơng nhận thấy cân cảm ứng tạo âm đầu thu điện thoại tự chế ông năm 1878 HeHeinrich Rudolf Hertz người đưa thuyết Maxwell thông qua thực nghiệm, chứng minh xạ radio có tất tính chất sóng (giờ gọi sóng Hertz) vào năm 1886 1888 NaNathan Stubblefield, Nikola Tesla, Guglielmo Marconi Alexander Popov phát minh truyền liệu không dây dựa tần phổ (spark-gap radio) Reginald Fessenden Lee De Forest phát minh radio dựa thay đổi biên độ (AM) Edwin H Armstrong Lee De Forest phát minh radio dựa biến thiên tần số (FM) b Sự đời TiVi Truyền hình Truyền hình loại hình phương tiện truyền thơng đại chúng chuyển tải thơng tin hình ảnh động âm - Năm 1920, hai nhà khoa học Mỹ Charles Francis Jenkins nhà khoa học Anh John Logie Baird tạo vật mẫu thành công TV - Năm 1927, người Mỹ trẻ tuổi Philo Taylor Farnsworth phát triển thành công phiên thương mại ống tia cực âm nhằm phát tín hiệu truyền hình điện tử Đây bước đột phá cơng nghệ truyền hình nhân loại - Đến năm 1934 Philo T.Farnsworth tìm cách truyền hình ảnh diễn viên Joan Crawford thiết bị ông - Năm 1950, Anh cho đời Chiếc tivi hiệu EMI-Marconi hiển thị 25 hình/giây Mỹ đời tivi hiển thị 30 hình/giây - Ngày 20/1/1969, truyền thơng Mỹ phát trực tiếp bước lịch sử nhà du hành vũ trụ Neil Amstrong mặt trăng - Năm 1954, tivi màu hãng RCA giới thiệu Tổng quan phương thức truyền dẫn Truyền hình số c Tổng quan Truyền hình số Truyền hình kỹ thuật số (DTV–Digital Television) hình thức cơng nghệ phát sóng mới, tiên tiến giúp truyền hình ảnh dạng liệu số Đây hệ thống truyền hình mà tất thiết bị kỹ thuật từ Studio máy thu làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số Trong đó, hình ảnh quang học camera thu qua hệ thống ống kính, thay biến đổi thành tín hiệu điện biến thiên tương tự (cả độ tương phản màu sắc) biến đổi thành dãy tín hiệu nhị phân nhờ q trình biến đổi tương tự sang số (A/D Analog-Digital) Nhờ DTV cho phép đài truyền hình cung cấp hình ảnh rõ ràng hẳn, chất lượng âm tốt nhiều lựa chọn chương trình Có thể nói DTV phương pháp hồn tồn giới Các nhà điều hành cáp, vệ tinh mặt đất chuyển qua môi trường số Nó làm thay đổi cách sống hàng trăm triệu gia đình giới Cịn cơng ty cho hội tụ máy tính cá nhân, máy thu hình Internet bắt đầu điều dẫn đến chuyển hố cực đại máy tính Đối với người tiêu dùng, kỷ nguyên truyền hình số nâng cao việc xem truyền hình ngang với chất lượng chiếu phim, âm ngang với chất lượng CD với hàng trăm kênh truyền hình nhiều dịch vụ Truyền hình số cho thuê bao xem nhiều chương trình truyền hình với chất lượng cao Truyền hình số có chất lượng truyền liệu cao cho phép cung cấp nội dung đa phương tiện phong phú người xem truyền hình lướt qua Internet máy thu hình Nhờ có kỹ thuật nén mà ta phát sóng nhiều chương trình truyền hình kênh sóng Các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế sở nghiên cứu đề xuất tiêu chuẩn truyền hình số, ví dụ vài tổ chức quốc tế như: - ETSI (The European Telecommunications Standards Institute) - DVB (Digital Video Broadcasting) - ATSC (The Advanced Television Systems Committee) - DAVIC (The Digital Audio Visual Council) - ECCA (The European Cable Communications Association) - CableLabs - W3C (W3 Consortium) - FCC (The Federal Communications Commission) Sự đời truyền hình số có ưu điểm vượt trội so với chuẩn truyền dẫn phát tín hiệu truyền hình tương tự như: - Khả chống nhiễu cao - Có khả phát sửa lỗi - Chất lượng truyền hình trung thực phía thu tín hiệu truyền hình số có khả phát tự sửa lỗi nên tín hiệu khơi phục hồn tồn giống phát - Tiết kiệm phổ tần số kinh phí đầu tư cách sử dụng công nghệ nén MPEG-2 phương thức điều chế tín hiệu số có mức điều chế cao như: QBSK, QAM, 16QAM, nhờ dải tần 8Mhz tải từ đến kênh chương trình truyền hình số chất lượng cao - Khả thực truyền hình tương tác, truyền số liệu có khả truy cập Internet d Các phương thức truyền dẫn Truyền hình số i Truyền qua cáp đồng trục Ðể truyền tín hiệu video số sử dụng cáp đồng trục cao tần Tín hiệu video số hố, nén sau đưa vào điều chế Sóng mang cao tần điều chế 64QAM (theo chuẩn Châu Âu) 256-QAM (Nhật) Ðộ rộng kênh truyền phụ thuộc vào tốc độ dịng truyền tải tín hiệu, phương pháp mã hoá phương pháp điều chế ii Truyền qua cáp quang Cáp quang có nhiều ưu điểm việc truyền dẫn tín hiệu số: - Băng tần rộng cho phép truyền tín hiệu số có tốc độ cao - Ðộ suy hao thấp đơn vị chiều dài - Xuyên tín hiệu sợi quang dẫn thấp (-80 dB) - Thời gian trễ qua cáp quang thấp iii Truyền qua vệ tinh Truyền tin qua vệ tinh xem bước phát triển nhảy vọt thông tin vô tuyến chuyển tiếp Ý tưởng trạm chuyển tiếp vô tuyến đặt độ cao lớn để tăng tầm chuyển tiếp có từ trước vệ tinh nhân tạo đời Năm 1945, Athur C.Clark công bố ý tưởng trạm chuyển tiếp vơ tuyến nằm ngồi trái đất, bay quanh trái đất theo quỹ đạo đồng với chuyển động quay trái đất, tức vệ tinh địa tĩnh Năm 1955, J.R.Pierce đề xuất ý tưởng cụ thể thông tin vệ tinh vệ tinh viễn thông Các tiến vượt bậc kỹ thuật khơng gian giai đoạn cho phép ý tưởng sớm trở thành thực Thơng tin vệ tinh đặc biệt có ưu trường hợp: - Cự ly liên lạc lớn - Liên lạc điểm đến đa điểm phạm vi rộng phạm vi toàn cầu - Liên lạc đến trạm di động phạm vi rộng (tàu viễn dương, máy bay, đoàn thám hiểm, ) Kênh vệ tinh khác với kênh cáp kênh phát sóng mặt đất đặc điểm có băng tần rộng hạn chế công suất phát Khuếch đại công suất phát đáp làm việc với lượng lùi công suất nhỏ điều kiện phi tuyến, sử dụng điều chế QPSK tối ưu Các hệ thống truyền qua vệ tinh thường công tác dải tần số cỡ Ghz iv Phát truyền hình số mặt đất Phát sóng truyền hình số mặt đất nghiên cứu nhiều năm trở lại đây, nước lớn giới bắt đầu phát sóng truyền hình số mặt đất Hiện có bốn tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất cơng bố chuẩn hóa Mỗi tiêu chuẩn có ưu điểm hạn chế riêng nhiều nước tiến hành thử nghiệm để thức chọn tiêu chuẩn riêng cho quốc gia - ATSC: tiêu chuẩn Mỹ - DVB-T: tiêu chuẩn Châu Âu - ISDB-T: tiêu chuẩn Nhật Bản - T-DMB: tiêu chuẩn Hàn Quốc Đây tiêu chuẩn truyền thông đa phương tiện số mặt đất công bố tháng 12/2002 Cả ba tiêu chuẩn ATSC, DVB-T, ISDB-T sử dụng chuẩn nén MPEG-2 cho tín hiệu video T-DMB sử dụng tiêu chuẩn nén MPEG-4 H.264 cho tín hiệu Video tùy theo dịch vụ cung cấp ATSC sử dụng điều chế 8-VSB, DVB-T sử dụng phương pháp ghép kênh theo tần số trực giao có mã hóa (COFDM), ISDB-T T-DMB sử dụng phương pháp ghép đa tần trực giao (OFDM), sóng mang thành phần điều chế QPSK, DQPSK, 16-QAM 64-QAM e Kết Luận Chương nêu tổng quan q trình phát triển truyền thơng, đời truyền hình số bước đột phá tiên tiến công nghệ phát sóng, giúp truyền hình ảnh dạng liệu số Cùng với đó, tổ chức tiêu chuẩn quốc tế sở nghiên cứu đề xuất tiêu chuẩn truyền hình số khắp nơi giới phát triển nên công nghệ truyền thông số Tín hiệu số truyền qua cáp đồng trục, cáp quang, truyền qua vệ tinh truyền qua sóng mặt đất Trong truyền thơng số mặt đất cho thấy phát triển vượt bậc năm gần Và có bốn tiêu chuẩn truyền thơng số mặt đất phải kể đến là: ATSC–Tiêu chuẩn Mỹ, DVB-T – Tiêu chuẩn châu âu, ISDBT–Tiêu chuẩn Nhật bản, tiêu chuẩn truyền thông đa phương tiện số Hàn Quốc T-DMB Tuy đời sau, T-DMB cho thấy nhiều đặc điểm bật công nghệ dịch vụ cung cấp Trong chương nêu tổng quan công nghệ T-DMB đặc điểm chung hệ thống T-DMB, chương trình T-DMB dịch vụ triển khai phát sóng T-DMB cơng nghệ truyền dẫn khả thi để cung cấp dịch vụ truyền hình di động nhiều dịch vụ tiện ích khác Khơng phân phối chương trình truyền truyền hình truyền thống cho thiết bị di động, mà cịn tiêu biểu cho nhiều ứng dụng mơ hình dịch vụ kinh doanh Chẳng hạn chương trình tương tác, dịch vụ liệu, sản xuất chương trình tin tức đặc biệt video clip âm nhạc, kịch, opera, nội dung có thời lượng ngắn khoảng vài phút, truyền tải đầy đủ thơng tin cần thiết đến người sử dụng dịch vụ Trong chương trình bày cấu trúc hệ thống T-DMB, tiêu chuẩn nén liệu công nghệ ứng dụng mạng truyền dẫn T-DMB Giúp có hiểu biết định cơng nghệ hệ thống phát sóng đa phương tiện số mặt đất T-DMB CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT T-DMB I Giới thiệu 1.1 Khái niệm DMB DMB mở rộng công nghệ phát số (DAB-Digital Audio Broadcasting) Công nghệ DAB thiết kế phát triển vào cuối năm 1980 cho phát số chương trình phát Trong thập kỷ 90 nhiều nước giới triển khai công nghệ Về nguồn gốc phát triển DAB khởi đầu EUREKA - Hiệp hội công ty kinh doanh châu Âu Hiệp hội cung cấp tài điều phối hoạt động nghiên cứu phát triển Vì DAB dự án thứ 147 đảm nhận EUREKA nên DAB biết đến thuật ngữ EUREKA-147 Sau đó, DAB chấp nhận tiêu chuẩn châu Âu [4], từ năm 2005 DAB sở để tiêu chuẩn hoá DMB DMB dùng cơng nghệ truyền dẫn DAB, có số mở rộng bổ sung phương thức mã hố cho nội dung video nội dung nghe nhìn Hơn nữa, DMB cung cấp giải pháp hiệu cho sửa chữa lỗi, cho phép nhận chương trình truyền hình di động chất lượng cao, người đường tốc độ lên tới 200km/h DAB/DMB sử dụng kênh tần số có độ rộng băng tần 1,536 MHz tốc độ truyền liệu từ đến 1,5 Mbit/s cho kênh truyền hình di động kênh liệu khác DMB hỗ trợ số chế độ truyền dẫn tương thích với nhiều kiểu lan truyền đặc biệt tín hiệu vơ tuyến dải tần số khác nhau, hệ thống DMB vận hành linh hoạt dải tần từ 30MHz tới 3GHz phổ điện từ Truyền dẫn DMB không giới hạn mạng mặt đất (Terrestrial DMB, TDMB), mà cịn thực vệ tinh (Satellite DMB, S-DMB) Những dải tần số dùng DMB là: - Dải tần từ 174 - 240MHz (băng III) dùng cho T-DMB (DMB truyền mặt đất) - Dải tần từ 474 - 858MHz (băng UHF) dùng cho T-DMB - Dải tần từ 1452 - 1492MHz (băng L) dùng cho T-DMB - Dải tần từ 2605 - 2655MHz (băng S) dùng cho S-DMB (DMB truyền vệ tinh) Trên thực tế sử dụng băng phụ thuộc vào sách quốc gia nơi mà DMB triển khai Hình 1.2: Mạng đơn tần (A) mạng đa tần (B) Hệ thống T-DMB bao gồm mạng máy phát, hoạt động mạng đơn tần số (Single Frequency Network - SFN) mạng đa tần số (Multi Frequency Network - MFN) (như hình 1.2) Trước đây, tất máy phát chiếm dụng kênh tần số giống Để tránh nhiễu đồng kênh máy thu, tất máy phát phải đồng thời phát dòng liệu giống phải đồng hoá lẫn Hầu hết SFN chiếm giữ kênh tần số băng III, máy phát đạt bán kính phủ sóng lên đến 100km Trong mạng MFN, máy phát gần ấn định kênh tần số khác Vùng phủ trạm phát khơng vượt q 25km, chi phí triển khai khai thác cho MFN đắt nhiều so với SFN Ngồi ra, MFN cịn u cầu hoạt động chuyển vùng thiết bị cầm tay trạm thu, để tránh bị ngắt quãng tín hiệu thu qua đường bao hai vùng phủ gần cung cấp trạm phát khác [1] S-DMB tồn số biến thể so sánh hình 1.3 Một vệ tinh SDMB cung cấp vùng phủ sóng với bán kính tới vài trăm km đặt quỹ đạo địa tĩnh Phạm vi phủ sóng S-DMB lớn so với T-DMB chí bao trùm tồn nước Tín hiệu phát từ vệ tinh nhận thiết bị đầu cuối có thu vệ tinh trực tiếp hay từ mạng trạm lặp Ở biến thể khác, S-DMB hỗ trợ mạng 3G giống UMTS Tín hiệu từ vệ tinh thu trực tiếp từ trạm gốc gần mạng UMTS mặt đất Mạng