SƠ LƯỢC VÀ TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ
Sơ lược về truyền thanh, truyền hình và Truyền hình số
a Sự ra đời của Radio
Ra dio (ra-đi-ô) hay truyền thanh, là một kỹ thuật để chuyển giao thông tin dùng cách biến điệu sóng điện từ có tần số thấp hơn tần số của ánh sáng, được gọi là sóng radio Sóng radio có tần số trong khoảng từ 30MHz đến 300MHz (băng tần VHF).
Từ radio còn được dùng để chỉ máy thu thanh - một thiết bị điện tử dùng để nhận về các sóng âm đã được biến điệu qua anten để khuếch đại, phục hồi lại dạng âm thanh ban đầu, và cho phát ra ở loa.
Hình 1.1: Biểu đồ chiếu radio và sóng điện từ
Jame Clerk Maxwell lần đầu tiên trình bày lý thuyết cơ bản sự truyền sóng điện từ năm 1873, đó là thành quả từ năm 1861 đến 1865.
David E.Hughes là người đầu tiên truyền và nhận sóng radio khi ông nhận thấy cân cảm ứng tạo ra âm thanh trong đầu thu của điện thoại tự chế của ông năm 1878. HeHeinrich Rudolf Hertz là người đưa ra thuyết Maxwell thông qua thực nghiệm, chứng minh rằng bức xạ radio có tất cả tính chất của sóng (giờ đây được gọi là sóng Hertz) vào giữa năm 1886 và 1888.
NaNathan Stubblefield, Nikola Tesla, Guglielmo Marconi và Alexander Popov phát minh ra sự truyền dữ liệu không dây dựa trên tần phổ (spark-gap radio)
Reginald Fessenden và Lee De Forest phát minh radio dựa trên sự thay đổi biên độ (AM).
Edwin H Armstrong và Lee De Forest phát minh radio dựa trên sự biến thiên tần số (FM). b Sự ra đời của TiVi và Truyền hình
Truyền hình là một loại hình phương tiện truyền thông đại chúng chuyển tải thông tin bằng hình ảnh động và âm thanh
- Năm 1920, hai nhà khoa học Mỹ Charles Francis Jenkins và nhà khoa học Anh John Logie Baird đã tạo ra vật mẫu thành công đầu tiên của chiếc TV.
- Năm 1927, một người Mỹ trẻ tuổi là Philo Taylor Farnsworth đã phát triển thành công phiên bản thương mại ống tia cực âm nhằm phát tín hiệu truyền hình điện tử Đây chính là bước đột phá trong công nghệ truyền hình của nhân loại.
- Đến năm 1934 Philo T.Farnsworth tìm được cách truyền hình ảnh diễn viên Joan Crawford trên thiết bị của ông.
- Năm 1950, tại Anh cho ra đời Chiếc tivi hiệu EMI-Marconi hiển thị 25 hình/giây và tại Mỹ ra đời tivi hiển thị 30 hình/giây.
- Ngày 20/1/1969, truyền thông của Mỹ phát trực tiếp những bước đi lịch sử của nhà du hành vũ trụ Neil Amstrong trên mặt trăng.
- Năm 1954, chiếc tivi màu đầu tiên được hãng RCA giới thiệu.
Tổng quan và các phương thức truyền dẫn Truyền hình số
c Tổng quan Truyền hình số
Truyền hình kỹ thuật số (DTV–Digital Television) là một hình thức công nghệ phát sóng mới, tiên tiến giúp truyền hình ảnh dưới dạng dữ liệu số Đây là một hệ thống truyền hình mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ Studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số Trong đó, một hình ảnh quang học do camera thu được qua hệ thống ống kính, thay vì được biến đổi thành tín hiệu điện biến thiên tương tự (cả về độ tương phản và màu sắc) sẽ được biến đổi thành một dãy tín hiệu nhị phân nhờ quá trình biến đổi tương tự sang số (A/D Analog-Digital) Nhờ đó DTV cho phép các đài truyền hình cung cấp hình ảnh rõ ràng hơn hẳn, chất lượng âm thanh tốt hơn và nhiều lựa chọn chương trình hơn.
Có thể nói DTV là một phương pháp hoàn toàn mới trên thế giới Các nhà điều hành cáp, vệ tinh và cả trên mặt đất đều đang chuyển qua môi trường số Nó làm thay đổi cách sống của hàng trăm triệu gia đình trên thế giới Còn các công ty thì cho rằng sự hội tụ giữa máy tính cá nhân, máy thu hình và Internet đã bắt đầu và điều đó sẽ dẫn đến sự chuyển hoá cực đại về máy tính Đối với người tiêu dùng, kỷ nguyên mới về truyền hình số sẽ nâng cao việc xem truyền hình ngang với chất lượng chiếu phim, âm thanh ngang với chất lượng CD cùng với hàng trăm kênh truyền hình mới và nhiều dịch vụ mới Truyền hình số cho thuê bao xem được nhiều chương trình truyền hình với chất lượng cao nhất.
Truyền hình số có chất lượng truyền dữ liệu cao cho phép cung cấp nội dung đa phương tiện phong phú và người xem truyền hình có thể lướt qua Internet bằng máy thu hình Nhờ có kỹ thuật nén mà ta có thể phát sóng nhiều chương trình truyền hình trên một kênh sóng.
Các tổ chức về tiêu chuẩn quốc tế là các cơ sở nghiên cứu và đề xuất các tiêu chuẩn truyền hình số, ví dụ một vài tổ chức quốc tế như:
- ETSI (The European Telecommunications Standards Institute).
- ATSC (The Advanced Television Systems Committee)
- DAVIC (The Digital Audio Visual Council).
- ECCA (The European Cable Communications Association).
- FCC (The Federal Communications Commission).
Sự ra đời của truyền hình số có các ưu điểm vượt trội so với các chuẩn truyền dẫn và phát tín hiệu truyền hình tương tự như:
- Khả năng chống nhiễu cao.
- Có khả năng phát hiện và sửa lỗi.
- Chất lượng truyền hình trung thực do tại phía thu tín hiệu truyền hình số có khả năng phát hiện và tự sửa lỗi nên tín hiệu được khôi phục hoàn toàn giống như phát.
- Tiết kiệm phổ tần số và kinh phí đầu tư bằng cách sử dụng công nghệ nénMPEG-2 và phương thức điều chế tín hiệu số có mức điều chế cao như: QBSK, QAM,
16QAM, nhờ đó dải tần 8Mhz có thể tải được từ 4 đến 8 kênh chương trình truyền hình số chất lượng cao.
- Khả năng thực hiện truyền hình tương tác, truyền số liệu và có khả năng truy cập Internet. d Các phương thức truyền dẫn Truyền hình số i Truyền qua cáp đồng trục Ðể truyền tín hiệu video số có thể sử dụng cáp đồng trục cao tần Tín hiệu video được số hoá, nén sau đó được đưa vào điều chế Sóng mang cao tần được điều chế 64- QAM (theo chuẩn Châu Âu) hoặc 256-QAM (Nhật). Ðộ rộng kênh truyền phụ thuộc vào tốc độ dòng truyền tải của tín hiệu, phương pháp mã hoá và phương pháp điều chế. ii Truyền qua cáp quang
Cáp quang có nhiều ưu điểm trong việc truyền dẫn tín hiệu số:
- Băng tần rộng cho phép truyền các tín hiệu số có tốc độ cao.
- Ðộ suy hao thấp trên một đơn vị chiều dài.
- Xuyên tín hiệu giữa các sợi quang dẫn thấp (-80 dB).
- Thời gian trễ qua cáp quang thấp. iii Truyền qua vệ tinh
Truyền tin qua vệ tinh có thể xem như một bước phát triển nhảy vọt của thông tin vô tuyến chuyển tiếp Ý tưởng về các trạm chuyển tiếp vô tuyến đặt trên độ cao lớn để tăng tầm chuyển tiếp đã có từ trước khi các vệ tinh nhân tạo ra đời Năm 1945, Athur C.Clark đã công bố các ý tưởng về một trạm chuyển tiếp vô tuyến nằm ngoài trái đất, bay quanh trái đất theo quỹ đạo đồng bộ với chuyển động quay của trái đất, tức là các vệ tinh địa tĩnh Năm 1955, J.R.Pierce đã đề xuất các ý tưởng cụ thể về thông tin vệ tinh và vệ tinh viễn thông Các tiến bộ vượt bậc trong kỹ thuật không gian trong giai đoạn đó đã cho phép các ý tưởng này sớm trở thành hiện thực.
Thông tin vệ tinh đặc biệt có ưu thế trong các trường hợp:
- Cự ly liên lạc lớn.
- Liên lạc điểm đến đa điểm trên phạm vi rộng cũng như phạm vi toàn cầu.
- Liên lạc đến các trạm di động trên phạm vi rộng (tàu viễn dương, máy bay, các đoàn thám hiểm, ).
Kênh vệ tinh khác với kênh cáp và kênh phát sóng trên mặt đất ở đặc điểm là có băng tần rộng và sự hạn chế công suất phát Khuếch đại công suất của các bộ phát đáp làm việc với lượng lùi công suất nhỏ trong các điều kiện phi tuyến, do đó sử dụng điều chế QPSK là tối ưu Các hệ thống truyền qua vệ tinh thường công tác ở dải tần số cỡ Ghz. iv Phát truyền hình số trên mặt đất
Phát sóng truyền hình số mặt đất đã và đang được nghiên cứu trong nhiều năm trở lại đây, những nước lớn trên thế giới đã bắt đầu phát sóng truyền hình số mặt đất. Hiện nay có bốn tiêu chuẩn về truyền hình số mặt đất đã được công bố và chuẩn hóa Mỗi tiêu chuẩn có những ưu điểm cũng như hạn chế riêng và nhiều nước đã tiến hành thử nghiệm để chính thức chọn tiêu chuẩn riêng cho quốc gia mình.
- DVB-T: tiêu chuẩn Châu Âu.
- ISDB-T: tiêu chuẩn Nhật Bản.
- T-DMB: tiêu chuẩn Hàn Quốc Đây là tiêu chuẩn truyền thông đa phương tiện số mặt đất mới nhất được công bố tháng 12/2002.
Cả ba tiêu chuẩn ATSC, DVB-T, ISDB-T đều sử dụng chuẩn nén MPEG-2 cho tín hiệu video T-DMB thì sử dụng tiêu chuẩn nén MPEG-4 hoặc H.264 cho tín hiệu Video tùy theo dịch vụ được 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 và T-DMB đều sử dụng phương pháp ghép đa tần trực giao (OFDM), các sóng mang thành phần được điều chế QPSK, DQPSK, 16-QAM hoặc 64-QAM. e Kết Luận
Chương này đã nêu tổng quan về quá trình phát triển của truyền thông, trong đó sự ra đời của truyền hình số là một bước đột phá mới và tiên tiến trong công nghệ phát sóng, giúp truyền hình ảnh dưới dạng dữ liệu số Cùng với đó, các tổ chức về tiêu chuẩn quốc tế là các cơ sở nghiên cứu và đề xuất các tiêu chuẩn truyền hình số khắp nơi trên thế giới đã phát triển nên những công nghệ truyền thông số
Tín hiệu số được truyền qua cáp đồng trục, cáp quang, truyền qua vệ tinh hoặc là truyền qua sóng mặt đất Trong đó truyền thông số mặt đất đã cho thấy sự phát triển vượt bậc trong những năm gần đây Và có bốn tiêu chuẩn truyền thông số mặt đất phải được kể đến đó là: ATSC–Tiêu chuẩn của Mỹ, DVB-T – Tiêu chuẩn châu âu, ISDB- T–Tiêu chuẩn Nhật bản, và mới nhất là tiêu chuẩn truyền thông đa phương tiện số của Hàn Quốc T-DMB Tuy ra đời sau, nhưng T-DMB đã cho thấy nhiều đặc điểm nổi bật về công nghệ cũng như các dịch vụ được cung cấp Trong chương này cũng đã nêu tổng quan về công nghệ T-DMB và những đặc điểm chung của hệ thống T-DMB, của các chương trình T-DMB cũng như các dịch vụ được triển khai phát sóng.
T-DMB là một công nghệ truyền dẫn mới và nó rất khả thi để cung cấp các dịch vụ truyền hình di động và nhiều dịch vụ tiện ích khác Không chỉ phân phối những chương trình truyền thanh và truyền hình truyền thống cho các thiết bị di động, mà nó còn tiêu biểu cho rất nhiều ứng dụng và mô hình dịch vụ kinh doanh mới Chẳng hạn như các chương trình tương tác, các dịch vụ dữ liệu, hoặc sản xuất các chương trình tin tức đặc biệt hoặc các video clip âm nhạc, kịch, opera, mỗi nội dung có thời lượng ngắn khoảng vài phút, nhưng có thể truyền tải đầy đủ thông tin cần thiết đến người sử dụng dịch vụ
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT T- DMB
Giới thiệu
DMB là sự mở rộng của công nghệ phát thanh số (DAB-Digital Audio Broadcasting) Công nghệ DAB đã được thiết kế và phát triển vào cuối những năm
1980 cho phát số các chương trình phát thanh Trong thập kỷ 90 rất nhiều nước trên thế giới đã triển khai công nghệ này Về nguồn gốc sự phát triển của DAB đã được khởi đầu bởi EUREKA - Hiệp hội các công ty kinh doanh châu Âu Hiệp hội này đã cung cấp tài chính và điều phối các hoạt động nghiên cứu và phát triển Vì DAB là dự án thứ 147 được đảm nhận bởi EUREKA nên DAB cũng được biết đến dưới thuật ngữ EUREKA-147 Sau đó, DAB đã được chấp nhận là một tiêu chuẩn của châu Âu [4], và từ năm 2005 DAB cũng là một cơ sở để tiêu chuẩn hoá của DMB.
DMB dùng công nghệ truyền dẫn DAB, nhưng có một số mở rộng như bổ sung các phương thức mã hoá cho nội dung video và nội dung nghe nhìn Hơn nữa, DMB cung cấp những giải pháp hiệu quả cho sự sửa chữa lỗi, cho phép nhận các chương trình truyền hình di động chất lượng cao, ngay cả khi người đi đường ở tốc độ lên tới 200km/h.
DAB/DMB sử dụng những kênh tần số có độ rộng băng tần 1,536 MHz và tốc độ truyền dữ liệu từ 1 đến 1,5 Mbit/s cho những kênh truyền hình di động và kênh dữ liệu khác DMB hỗ trợ một số chế độ truyền dẫn tương thích với nhiều kiểu lan truyền đặc biệt của tín hiệu vô tuyến trong những dải tần số khác nhau, và vì vậy các hệ thống DMB có thể vận hành linh hoạt giữa dải tần từ 30MHz tới 3GHz trong phổ điện từ. Truyền dẫn DMB không chỉ giới hạn đối với mạng mặt đất (Terrestrial DMB, T- DMB), mà còn có thể được thực hiện bởi những vệ tinh (Satellite DMB, S-DMB). Những dải tần số được dùng trong DMB là:
- Dải tần từ 174 - 240MHz (băng III) dùng cho T-DMB (DMB truyền trên 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 bằng vệ tinh).
Trên thực tế sự sử dụng những băng này phụ thuộc vào những chính sách tại những quốc gia nơi mà DMB được triển khai.
Hình 1.2: Mạng đơn tần (A) và mạng đa tần (B)
Hệ thống T-DMB bao gồm một mạng các máy phát, hoạt động hoặc như một mạng đơn tần số (Single Frequency Network - SFN) hoặc mạng đa tần số (Multi Frequency Network - MFN) (như hình 1.2)
Trước đây, tất cả các máy phát đều chiếm dụng các kênh tần số giống nhau Để tránh nhiễu đồng kênh ở các máy thu, tất cả các máy phát phải đồng thời phát ra các dòng dữ liệu giống nhau và phải đồng bộ hoá lẫn nhau Hầu hết các SFN chiếm giữ các kênh tần số trong băng III, và một máy phát có thể đạt được bán kính phủ sóng lên đến 100km Trong các mạng MFN, các máy phát gần nhau được ấn định những kênh tần số khác nhau Vùng phủ của một trạm phát không vượt quá 25km, và vì vậy chi phí triển khai và khai thác cho MFN đắt hơn nhiều so với SFN Ngoài ra, MFN còn yêu cầu hoạt động chuyển vùng của các thiết bị cầm tay tại các trạm thu, để tránh bị ngắt quãng tín hiệu thu khi đi qua đường bao của hai vùng phủ gần nhau được cung cấp bởi các trạm phát khác nhau [1].
S-DMB tồn tại dưới một số biến thể được so sánh trong hình 1.3 Một vệ tinh S- DMB cung cấp một vùng phủ sóng với bán kính tới vài trăm km và được đặt trên quỹ đạo địa tĩnh Phạm vi phủ sóng của S-DMB là rất lớn so với T-DMB và thậm chí là bao trùm toàn bộ các nước Tín hiệu phát từ một vệ tinh có thể nhận được bởi một thiết bị đầu cuối có bộ thu vệ tinh trực tiếp hay từ một mạng các trạm lặp Ở một biến thể khác, S-DMB có thể hỗ trợ mạng 3G giống như UMTS Tín hiệu từ vệ tinh có thể thu trực tiếp hoặc từ trạm gốc gần đó của mạng UMTS mặt đất Mạng mặt đất sẽ khuếch đại và chuyển đi tín hiệu vệ tinh Do UMTS ban đầu đã được thiết kế cho truyền dẫn điểm-điểm, nên điều tiên quyết để áp dụng biến thể này là mạng UMTS riêng này đã được mở rộng cho phát quảng bá
Hình 1.3: Các biến thể của S-DMB
1.2 Đặc điểm của hệ thống T-DMB
Hệ thống T-DMB có nhiều điểm đặc biệt:
Thứ nhất, T-DMB là một hệ thống số Dịch vụ audio sử dụng công nghệ nén audio số cho tốc độ bit nhanh Tuy nhiên nó có thể cung cấp chất lượng âm thanh gần giống với chất lượng chuẩn CD, cho nên chúng ta có thể nghe nhạc với chất lượng âm thanh tốt hơn máy nghe nhạc MP3 từ kênh audio T-DMB
Hệ thống này có nhiễu rất thấp, không giống như nhiễu phổ biến trong phát sóng
AM (Amplitude Modulation) hay FM (Frequency Modulation) hiện nay Với công nghệ tự sửa lỗi được sử dụng trong truyền dẫn kỹ thuật số mà chất lượng của tín hiệu radio DMB không bị xấu đi hay bị hỏng do sự can nhiễu của nhiều tín hiệu khác khi truyền trên đường truyền từ anten phát đến anten thu.
Trong hệ thống số, chúng ta có thể sử dụng công nghệ nén và chúng đang được phát triển mạnh trong thời gian gần đây Công nghệ nén video H.264 sử dụng trong T- DMB có thể nén dữ liệu video lên đến 100 lần Với tỉ lệ nén cao như vậy dự kiến nó sẽ được sử dụng nhiều hơn nữa trên internet
Thứ hai, hệ thống T-DMB sử dụng công nghệ truyền dẫn OFDM Điện thoại di động hoặc phát sóng quảng bá đều sử dụng truyền thông không dây Tín hiệu sau khi nhận được tại anten thu không chỉ có các tín hiệu giao thoa của các tín hiệu đa đường mà còn bao gồm cả tín hiệu nhiễu Sóng radio sau khi được phát đi tại anten phát nó đi theo nhiều hướng khác nhau rồi bị phản xạ từ nhiều nơi như đồi núi, tán lá cây, nhà cao tầng, xe cộ… và kết quả là sóng radio nhận được tại anten thu là sự giao thoa của nhiều tín hiệu đa đường.
Sự thuận lợi của truyền dẫn OFDM là chịu ảnh hưởng thấp từ sự giao thoa tín hiệu đa đường Do đó, tất cả các hệ thống thông tin di động và quảng bá phát triển gần đây đều sử dụng truyền dẫn OFDM như công nghệ T-DMB, DVB (Digital Video Broadcasting) là một công nghệ tivi số ở châu Âu, MediaFLO là một tiêu chuẩn mobile TV ở châu Mỹ, ISDB-T (Intergrated Sevice Digital Broadcasting – Terrestrial) ở Nhật và nhiều tiêu chuẩn công nghệ khác đều sử dụng truyền dẫn OFDM.
Thứ ba, hệ thống T-DMB có cấu trúc Ensemble (Ensemble Structure) Ensemble Structure có nghĩa là một kênh tần số nhưng bao gồm những kênh con của video, audio và data Trong phát sóng AM và FM hiện nay, chỉ nhận được duy nhất một kênh khi chỉ nhận được một kênh tần số Tuy nhiên T-DMB có thể nhận đồng thời kênh video, kênh audio và cả kênh data khi chỉ nhận được một kênh tần số.
Do đó, để xem được các chương trình T-DMB, chúng ta phải chọn các kênh con nhận được ở menu hiển thị trên màn hình của thiết bị nhận Hình 1.4 cho thấy danh sách của những kênh con nhận được.
Hình 1.4: Menu lựa chọn kênh con cho thiết bị nhận T-DMB
1.3 Các đặc điểm của các chương trình T-DMB (T-DMB Contens) Điện thoại DMB là một trong những thiết bị đầu cuối người dùng, nó là một thiết bị kết hợp của bộ thu DMB với một chiếc điện thoại thông thường Với thiết bị nhận DMB này chúng ta có thể xem các đoạn video ngắn về thể thao, kịch, tin tức hoặc chúng ta có thể nghe nhạc với âm thanh chất lượng cao trên kênh audio Và chúng ta có thể nhận tín hiệu DMB cả khi đang di chuyền với tốc độ cao Điều đó cho thấy thiết bị nhận DMB là một thiết bị kết hợp các chức năng của chiếc radio với tivi và cũng có thể liên lạc như một chiếc điệc thoại Nhưng các đặc điểm của DMB cho thấy các chương trình của DMB có những đặc điểm đặc biệt và khác với chương trình hiện tại của tivi và radio.
Màn hình của thiết bị DMB nhỏ Màn hình của các thiết bị nhận DMB thông thường cỡ từ 5 đến 7 inch, do đó nó không thể cung cấp các hình ảnh rõ nét và phù hợp cho các chương trình cho HDTV Những hình ảnh đẹp của phim tài liệu về thiên nhiên bí ẩn hoặc các đoạn phim, kịch có chất lượng hình ảnh đẹp không phù hợp với chương trình DMB Tuy nhiên, có các chương trình về phim, kịch, tin tức, talk show và nhiều chương trình dành riêng cho DMB.
Đặc điểm công nghệ phát sóng quảng bá phương tiện kĩ thuật số mặt đất T- DMB
1 Cấu trúc chung của một hệ thống quảng bá T-DMB
Hình 2.1: Hệ thống phát quảng bá T-DMB
Một hệ thống phát quảng bá T-DMB gồm ba thành phần chính Thứ nhất đó là mạng cung cấp nội dung chương trình, đây là nơi tạo ra các nội dung như audio, video hoặc data và phân phối chúng Thứ hai là mạng truyền dẫn đảm nhận nhiệm vụ truyền và quảng bá tín hiệu Và cuối cùng là các thiết bị nhận, có rất nhiều loại thiết bị nhận khác nhau nhưng tất cả đều dùng để nhận tín hiệu quảng bá T-DMB [3]. a Mạng cung cấp nội dung chương trình (Contents Provider Network)
Contents Provider Network là một nguồn cung cấp dữ liệu Đây là nơi lưu trữ, xử lý, phân phối và cung cấp các nội dung như video, phim, kịch, tin tức thể thao, tin tức giải trí và nhiều dịch vụ khác Chương trình được sản xuất tại đây lấy từ kho dữ liệu có sẵn và cả dữ liệu từ bên ngoài đưa vào, rồi sau đó phát quảng bá trên phạm vi quốc gia.
Do vậy mà mạng DMB cũng được gọi là CP (Contents Provider – Nhà cung cấp chương trình)
Các sản phẩm của các dịch vụ audio, video hay data trước khi được truyền đi, chúng đều phải mã hóa để chuyển đổi sang tín hiệu số Tiếp theo để đảm bảo kích thước tập tin cho truyền dẫn nó lại được mã hóa lại một lần nữa bằng các công nghệ nén tương ứng Và để đảm bảo cho các luồng dữ liệu khác nhau của các dịch vụ khác nhau được truyền trên một kênh truyền dẫn, thì chúng cần phải ghép và một dòng truyền tải chung trước khi truyền đi. b Mạng truyền dẫn
Mạng truyền dẫn nhận các nội dung từ mạng cung cấp nội dung (CP-Contents Provider) bao gồm thời gian, địa điểm và các thông tin khác để định dạng nhóm dữ liệu (Ensemble Data) rồi tạo tín hiệu DMB Tín hiệu sau đó được đưa tới anten truyền và được truyền đi bằng cáp hoặc sóng vô tuyến Để đảm bảo chất lượng của tín hiệu được truyền đi các trạm lặp trên đường truyền giữ nhiệm vụ khôi phục và phát lại tín hiệu
Trong truyền sóng radio DMB, anten truyền dẫn chính và các trạm lặp phải truyền cùng một sóng radio vào cùng một thời điểm Nếu không thiết bị thu sẽ nhận những tín hiệu khác nhau và chúng sẽ tạo ra sự giao thoa Và để tránh điều này thì anten truyền dẫn chính và các trạm lặp đều có một khoảng trời gian trễ thích hợp để đảm bảo cho việc truyền sóng radio đồng thời. c Thiết bị thu
Hình 2.2: Thiết bị thu DMB
Máy thu DMB là thiết bị nhận tín hiệu DMB và hiển thị lên màn hình các dịch vụ như video, audio và dữ liệu Hiện nay, các thiết bị thu chuyên dụng T-DMB, các thiết bị cầm tay tích hợp công nghệ DMB hoặc các thiết bị hỗ trợ thu tín hiệu DMB cũng đã được đưa vào sản xuất thương mại Điện thoại tích hợp công nghệ DMB: là một thiết bị rất thuận tiện cho người dùng, ngoài những chức năng như một chiếc điện thoại thông thường nó có thể giúp người dùng nghe và xem các chương trình T-DMB mọi lúc mọi nơi
Hình 2.3: Điện thoại tích hợp công nghệ DMB
Máy thu DMB dùng cho ô tô: Là thiết bị được gắn sẵn trên ô tô có màn hình kích thước từ 5 đến 7 inch, với đặc điểm của công nghệ T- DMB giúp nó có thể thu sóng DMB kể cả khi ô tô di chuyển với tốc độ cao Máy thu này rất thích hợp cho việc xem các chương trình thời gian thực và chương trình tương tác về thông tin giao thông
Hình 2.4: Máy thu T-DMB dùng cho ô tô
Camera ghi hình kỹ thuật số DMB: ngoài việc được tích hợp công nghệ để thu sóng của các chương trình DMB nó còn có thể quay và ghi hình đảm bảo chất lượng để sản xuất các chương trình dành cho phát sóng T-DMB.
USB DMB cho máy tính: là một thiết bị thu có cổng kết nối chuẩn USB tương tự như một USB 3G thông thường Chỉ cần kết nối thiết bị này qua cổng USB với máy tính, laptop hoặc các thiết bị tương thích khác thì người dùng có thể thu sóng DMB và sử dụng các dịch vụ được cung cấp.
Hình 2.5: USB thu sóng T-DMB
PDA-MP3 tích hợp DMB: là các thiết bị cầm tay DMB PAD: Personal Digital Assistant –
Hỗ trợ ứng dụng kỹ thuật số cá nhân, vốn được thiết kế như một cuốn sổ tay cá nhân được tích hợp thêm chức năng DMB và nhiều chức năng khác.
Hình 2.6: Máy PDA-Personal Digital Assistant
Pocket TV: là một chiếc Tivi bỏ túi Với việc tích hợp thêm chức năng DMB, ngoài việc thu các chương trình tivi thông thường nó còn có thể thu các chương trình kỹ thuật số T-DMB.
2 Chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital và các tiêu chuẩn nén trong T-DMB d Chuyển đổi tín hiệu sang dữ liệu số i Chuyển đổi tín hiệu audio sang dữ liệu số Để chuyển đổi một tín hiệu tương tự sang tín hiệu số cần trải qua ba bước: Lấy mẫu, lượng tử hóa và mã hóa.
Hình 2.8: Quá trình chuyển đổi A/D Lấy mẫu: Đây là quá trình chuyển đổi tín hiệu analog thành dãy xung điều biên (VPAM). Chu kỳ của dãy xung lấy mẫu (Tm) được xác định theo định lý lấy mẫu của Nyquist:
Trong đó fmax là tần số lớn nhất của tín hiệu analog.
Hình 2.9: Lấy mẫu tín hiệu analog
Dịch vụ âm thanh trong DMB có thể hỗ trợ chuẩn âm thanh nổi lấy mẫu ở tốc độ11,025Khz; 22,05 Khz; 44,1Khz, hoặc 48Khz Tốc độ bit tối đa cho dữ liệu âm thanh nổi có thể lên đến 128 Kbps.
Là quá trình làm tròn biên độ xung lấy mẫu tới mức lượng tử gần nhất Có nghĩa là gán cho xung lấy mẫu một số nguyên phù hợp Mục đích của lượng tử hóa là để mã hóa giá trị mỗi xung lấy mẫu thành một từ mã có số lượng bit ít nhất.
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
Các yếu tố ảnh hưởng đến hạ tầng Truyền hình số T-DMB
Khi nghiên cứu hệ thống thông tin, việc tạo ra các mô hình kênh đóng một vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng hoạt động của hệ thống Bản chất biến đổi một cách ngẫu nhiên theo thời gian của kênh truyền gây ra những ảnh hưởng ,thiệt hại không thể lường trước làm cho cấu trúc bộ thu, kỹ thuật sửa lỗi ngày càng phức tạp. Khi nghiên cứu các thuật toán, giải thuật để hạn chế những ảnh hưởng của kênh truyền,điều cần thiết là phải xây dựng những mô hình có thể xấp xỉ môi trường truyền dẫn một cách hợp lý Chương này giới thiệu những đặc tính,ảnh hưởng của kênh truyền đồng thời là cơ sở cho việc nghiên cứu trong truyền hình số quảng bá mặt đất DVB_T.
3.1.2 Tổng quan về kênh vô tuyến di động (mobile radio channel)
Các tín hiệu khi truyền qua kênh vô tuyến di động sẽ bị phản xạ,khúc xạ, nhiễu xạ, tán xạ,…và do đó gây ra hiện tượng đa đường (multipath).Tín hiệu nhận được tại bộ thu yếu hơn nhiều so với tín hiệu tại bộ phát do các ảnh hưởng như :suy hao truyền dẫn trung bình (mean propagation loss), fading đa đường (multipath fading) và suy hao đường truyền (path loss).
Mean propagation loss xảy ra do các hiện tượng như: sự mở rộng về mọi hướng của tín hiệu, sự hấp thu tín hiệu bởi nước,lá cây…và do phản xạ từ mặt đất Mean propagation loss phụ thuộc vào khoảng cách và biến đổi rất chậm ngay cả đối với các mobile di chuyển với tốc độ cao.
3.1.3 Suy hao đường truyền (pass loss and attenuation)
Tại anten phát,các sóng vô tuyến sẽ được truyền đi theo mọi hướng (nghĩa là sóng được mở rộng theo hình cầu).Khi chúng ta dùng anten định hướng để truyền tín hiệu ,sóng cũng được mở rộng theo dạng hình cầu nhưng mật độ năng lượng khi đó sẽ tập trung vào một vùng nào đó do ta thiết kế.Vì thế mật độ công suất của sóng giảm tỉ lệ với bình phương khoảng cách.Phương trình (2.1) cho ta công suất tín hiệu thu được khi truyền trong không gian tự do:
P R là công suất thu được (Watts).
P T là công suất phát (Watts).
G T là độ lợi của anten phát, G R là độ lợi của anten thu. λ là bước sóng của sóng mang vô tuyến (m).
R là khoảng cách truyền dẫn tính bằng met.
Hoặc ta có thể viết lại là :
Gọi Lpt là hệ số suy hao do việc truyền dẫn trong không gian tự do:
=-10logG T -10log10G R +20logf+20logR-47.6dB (3.3)
Nói chung truyền trong không gian tự do không phức tạp lắm,chúng ta có thể xây dựng mô hình chính xác cho các tuyến thông tin vệ tinh và các tuyến liên lạc trực tiếp như các tuyến liên lạc viba điểm nối điểm trong phạm vi ngắn.Tuy nhiên ,cho hầu hết các thông tin trên mặt đất như thông tin di động, DVB_T, mạng LAN không dây,môi trường truyền phức tạp hơn nhiều do đó việc tạo ra các mô hình cũng khó khăn hơn.Ví dụ đối với những kênh truyền dẫn vô tuyến di động UHF, khi điều kiện về không gian tự do không được thoả mãn ,chúng ta có thể tính suy hao đường truyền theo công thức sau :
L pl =−10 logG T −10 logG R −20 logh BS −20 log 10 h MS −40 logR (3.4) Trong đó h BS , h MS