Nghiên cứu công nghệ truyền hình số mặt đất dvb t2 và đề xuất ứng dụng tại đài phát thanh truyền hình phú yên,luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện tử

I TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên học viên: LÊ QUÝ VIỄN Năm sinh: 1984 Đơn vị cơng tác: Văn phịng đại diện cơng ty Medigroup Asia Khóa: K19 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70 Cán hướng dẫn: TS TRẦN HOÀI TRUNG Bộ môn: Điện tử viễn thông TS TRẦN XUÂN TRƯỜNG Tên đề tài luận văn: Cơng nghệ truyền hình số mặt đất DVB- T2 đề xuất ứng dụng đài phát truyền hình Phú n Mục đích nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu kỹ thuật sử dụng cơng nghệ truyền hình số mặt đất; chuẩn nén tín hiệu; phương pháp thực thu, phát sóng; giá thành đầu tư khai thác hệ truyền hình này, Nghiên cứu đề xuất giải pháp khả thi ứng dụng cơng nghệ truyền hình số mặt đất đài phát truyền hình Phú Yên Phương pháp nghiên cứu kết đạt được: DVB- T2 thực lựa chọn phù hợp tương lai Phú n thỏa mãn quan điểm kỹ thuật (nhiều ưu điểm, mở có khả tương thích cao) quan điểm kinh tế trị Để thực triển khai hệ thống Phú Yên, vấn đề cấu hình hay chuyển đổi máy phát hình tương tự sang số Điểm bình quân môn học: Điểm bảo vệ luận văn: Ngày 09 tháng 05 năm 2013 Học viên Xác nhận cán hướng dẫn: Lê Quý Viễn Xác nhận Bộ mơn: II LỜI NĨI ĐẦU Ngày với phát triển cơng nghệ thơng tin, truyền hình phát triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu người Khởi điểm từ hệ thống truyền hình đen trắng, truyền hình màu đời sau với tiêu chuẩn PAL, NTSC, SECAM… bây giờ, thơng tin số hóa, truyền hình số xuất hợp với xu phát triển tính tiện ích, chất lượng dịch vụ cho người sử dụng hiệu kinh tế cho nhà khai thác Hiện nay, truyền hình tương tự mặt đất khai thác phổ biến Việt Nam Do tài ngun tần số vơ tuyến phát có hạn nên xu hướng chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số tất yếu sử dụng tần số phát cho kênh truyền hình cách hiệu Thu tín hiệu tương tự thường xảy tượng “bóng ma ” tia phản xạ từ nhiều hướng đến máy thu Đây vấn đề hệ Analog không khắc phục Tại Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ ký ban hành Quyết định số 2451/QĐ-TTg “ Phê duyệt Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020” Tín hiệu số lúc trở thành tiêu chuẩn giao tiếp đài truyền hình với hỗ trợ dành cho truyền hình tương tự (về thiết bị, nội dung hạ tầng) gần khơng cịn Như vậy, cơng nghệ truyền hình số mặt đất ứng dụng triển khai giới Việt Nam Trên sở đó, với mục đích tìm hiểu cơng nghệ truyền hình số mặt đất DVB- T2 để đưa kiến nghị phù hợp cho lộ trình triển khai hệ thống Phú Yên Luận văn gồm chương với nội dung cụ thể sau: Chương 1: Tổng quan truyền hình số mặt đất: Trong chương trình bày kỹ thuật truyền hình tương tự, lịch sử hình thành phát triển cơng nghệ truyền hình số, hệ thống truyền hình số, trình chuyển đổi từ tương tự sang truyền hình số, … Chương 2: Các tiêu chuẩn truyền hình số giới truyền hình số DVB-T2: Trong chương nêu tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2, tiêu chuẩn III truyền hình số giới, hệ thống truyền hình số đánh giá truyền hình số mặt đất DVB-T2 so với chuẩn khác… Chương 3: Các cơng nghệ nén tín hiệu Video Audio truyền hình số Trong chương tập trung nghiên cứu tín hiệu Video, Audio theo tiêu chuẩn MPEG-4: Sơ đồ khối hệ thống, chức nguyên lý hoạt động khối…Từ đưa đánh giá hiệu q trình nén tín hiệu truyền hình số… Chương 4: Đề xuất ứng dụng truyền hình số mặt đất đài phát truyền hình Phú Yên: Chương trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động truyền hình tương tự Phú Yên, từ đưa đề xuất giải pháp ứng dụng truyền hình số mặt đất Phú Yên, nhận định đánh giá khả ứng dụng truyền hình số Phú n… Với lượng thời gian có hạn, luận văn tốt nghiệp sản phẩm học viên cao học, em nỗ lực thu nhập tài liệu xử lý thông tin liên quan đến tiêu chuẩn kỹ thuật truyền hình tương tự truyền hình số Tuy nhiên cơng nghệ truyền hình có nhiều nội dung nên số nội dung đề tài chưa chi tiết chưa có nhiều kinh nghiệm thực tiễn tránh khỏi thiếu sót Đề tài hy vọng nhận nhiều ý kiến đóng góp chuyên gia hội đồng để đề tài hoàn thiện tiếp tục phát triển Xin trân trọng cảm ơn! IV MỤC LỤC Trang TỜ BÌA TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC I LỜI NÓI ĐẦU II MỤC LỤC IV DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT IX DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU XII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ XIII CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT 1.1 Cơng nghệ truyền hình tương tự 1.2 Lịch sử hình thành phát triển cơng nghệ truyền hình số 1.2.1 Sự đời truyền hình số 1.2.2 Lịch sử phát triển truyền hình số 1.2.3 Đặc điểm truyền hình số 1.3 Hệ thống truyền hình số 1.4 Quá trình chuyển đổi từ tương tự sang truyền hình số 1.4.1 Mục tiêu chuyển đổi 1.4.1.1 Quá trình chuyển đổi 10 1.4.1.2 Thời hạn dừng phát sóng truyền hình tương tự 11 1.4.2 Hiện trạng chuyển đổi giới 11 1.4.2.1 Hoàn tất chuyển đổi 11 1.4.2.2 Hoàn tất chuyển đổi năm 2011 13 1.4.2.3 Đang trình chuyển đổi 14 1.4.2.4 Hoãn chuyển đổi 18 1.5 So sánh ưu, nhược điểm truyền hình tương tự truyền hình số 18 1.6 Các phương thức truyền dẫn truyền hình số 21 V 1.6.1 Truyền dẫn truyền hình số qua vệ tinh 21 1.6.2 Truyền dẫn truyền hình số mặt đất 23 CHƯƠNG 2: TRUYỀN HÌNH SỐ DVB- T2 VÀ CÁC TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ TRÊN THẾ GIỚI 38 2.1 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB- T2 38 2.1.1 Giới thiệu chung 38 2.1.2 Tính lợi ích hạn chế tần số 39 2.1.3 Truyền hình số mặt đất DVB-T2 39 2.1.4 Tổng quan kỹ thuật DVB-T2 40 2.1.5 Các thông số kỹ thuật DVB- T2 41 2.2 Các tiêu chuẩn truyền hình số giới 42 2.2.1 Chuẩn ATSC 43 2.2.1.1 Đặc điểm chung 43 2.2.1.2 Phương pháp điều chế VSB tiêu chuẩn ATSC 44 2.2.1.3 Máy phát VSB 44 2.2.1.4 Máy thu VSB 45 2.2.2 Chuẩn DVB 46 2.2.2.1 Đặc điểm chung 46 2.2.2.2 Phương pháp điều chế COFDM tiêu chuẩn DVB 47 2.2.3 Chuẩn ISDB- T 49 2.3 Hệ thống truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn DVB- T2 50 2.3.1 Mơ hình cấu trúc DVB-T2 50 2.3.2 Lớp vật lý DVB-T2 52 2.4 Đánh giá truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn DVB- T2 so với chuẩn khác 53 2.4.1 So sánh DVB- T với DVB- T2 52 2.4.2 So sánh DVB-T với ATSC 55 VI 2.4.3 So sánh DVB- T với ISDB- T 57 CHƯƠNG 3: 60 3.1 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP NÉN TÍN HIỆU CƠ BẢN TRONG TRUYỀN HÌNH 50 3.1.1 Tiêu chuẩn MPEG-1 60 3.1.1.1 Các đặc điểm tiêu chuẩn MPEG-1 60 3.1.1.2 Cấu trúc dòng bit MPEG-1 60 3.1.2 Tiêu chuẩn MPEG-2 62 3.1.2.1 Các đặc điểm tiêu chuẩn MPEG-2 62 3.1.2.2 Sự khác MPEG-1 MPEG-2 62 3.1.3 Tiêu chuẩn MPEG-4 63 3.2 NÉN TÍN HIỆU THEO TIÊU CHUẨN VIDEO MPEG- TRONG DVB- T2 64 3.2.1 Lịch sử phát triển MPEG-4 H.264/AVC 64 3.2.2 Chuẩn nén MPEG-2 65 3.2.2.1 Mã hóa 66 3.2.2.2 Giải mã 67 3.2.3 Công nghệ mã hóa giải mã MPEG-4 67 3.2.4 Các profiles levels H.264/AVC 70 3.2.4.1 Các Profiles 70 3.2.4.2 Các Levels 71 3.2.5 Kỹ thuật nén video H.264/AVC 74 3.2.5.1 Sơ đồ mã hóa 74 3.2.5.2 Sơ đồ giải mã 75 3.2.6 Cấu trúc cú pháp chuẩn H.264/AVC 76 3.2.6.1 Cấu trúc dòng bit H.264/AVC 77 3.2.6.2 Những đặc tính bật chuẩn nén H.264/AVC 78 VII 3.3 NÉN TÍN HIỆU AUDIO THEO TIÊU CHUẨN MPEG- TRONG DVB- T2 80 3.3.1 Dòng truyền tải MPEG – 86 3.3.1.1 Mã hóa 86 3.3.1.2 Giải mã 86 3.3.1.3 Đồng 86 3.3.2 Các loại dòng liệu MPEG – 87 3.3.2.1 Dòng sở ES dịng gói sở PES 87 3.3.2.2 Dịng chương trình PS (Program stream) 87 3.3.2.3 Dòng truyền tải TS (Transport stream) 88 3.4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA Q TRÌNH NÉN TÍN HIỆU TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ 88 3.4.1 So sánh hiệu mã hóa H.264/ AVC với tiêu chuẩn mã hóa trước 88 3.4.2 Kỹ thuật mã hóa video nén theo hướng đối tượng MPEG-4 ưu điểm 90 3.4.2.1 Tính mềm dẻo có khả nâng cấp 90 3.4.2.2 MPEG-4 đem lại công cụ 91 3.4.3 Tiềm MPEG-4 92 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 96 CHƯƠNG 98 4.1 HIỆN TRẠNG VIỆC KHAI THÁC, ỨNG DỤNG ĐANG LÀ TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ TẠI ĐÀI PTTH PHÚ YÊN 98 4.2 CẤU TRÚC, HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHÁT THU TẠI PHÚ YÊN 98 4.2.1 Dải thông cấu trúc kênh truyền hình 98 4.2.2 Nguyên lý hoạt động thiết bị phát sóng tín hiệu VIII truyền hình Phú Yên 99 4.2.3 Quy trình sản xuất chương trình truyền hình 101 4.2.4 Mạng lưới truyền hình phạm vi hoạt động máy phát vơ tuyến truyền hình 104 4.3 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TẠI PHÚ YÊN 108 4.3.1 Những yêu cầu đặt vấn đề chuyển đổi máy phát hình analog sang phát sóng số 108 4.3.2 Một vài đề xuất ý kiến cho việc triển khai tiêu chuẩn phát số mặt đất Phú Yên 109 4.3.2.1 Lựa chọn cấu hình phát số 109 4.3.2.2 Chuyển đổi máy phát hình tương tự sang số 112 4.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH TẠI PHÚ YÊN 117 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 118 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 119 LỜI CẢM ƠN 120 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 IX DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A/D Analog/ Digital Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ATSC Advance Television System Commitee Hội đồng hệ thống truyền hình cải biên BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit CATV Cable Television Truyền hình cáp CCIR Commite Consultatif International Des Ủy ban tư vấn quốc tế vô tuyến Ratio Communication CRT Cathode Ray Tube điện Ống phóng tia âm cực COFDM Coded Orthogonal Frequencey Division Ghép kênh phân chia tần số trực giao D/A Multiplexing có mã sửa sai Digital/ Analog Chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự DCT Discrete cosine transform DEMUX Demultiplexer DiBEG Digital Broadcasting Expert Group DVB Digital Video Broadcasting Chuyển đổi cosine rời rạc Bộ tách kênh Nhóm chun gia truyền hình số Truyền hình số quảng bá DVB- C Digital Video Broadcasting- Cable Truyền hình số qua cáp quang rộng DVB-H Digital Video Broadcasting- Handheld Truyền hình số quảng bá- Thiết bị cầm tay DVB- T Digital Video Broadcasting – Terrestrial Truyền hình số quảng bá- mặt đất DVB- Digital Video Broadcasting – Terrestrial Truyền hình số quảng bá- mặt đất T2 DVB-S Digital Video Broadcasting- Satellite DSP Digital Signal Processing hệ Truyền hình số quảng bá- vệ tinh Xử lý tín hiệu số X DTH Direct to Home Truyền hình vệ tinh DTH DTTB Digital Terrestrial Television Truyền hình quảng bá số mặt đất Broadcasting ES Elementary Stream Dòng sở FCC Federal Communications Commission Ủy ban truyền thông liên bang FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Sữa lỗi lũy biến FFT Fast Fourier Transform Biển đổi Fourier nhanh GOP Group of Pictures HDTV High Definition Television Nhóm ảnh Truyền hình phân giải cao HPA High Power Amplifier Bộ khuếch đại công suất HPF High Pass Filter Bộ lọc thông cao ICI Inter Channel Interference Nhiễu xuyên kênh IF Intermediate Frequency Trung tần IFFT Inverse Fast Fourier Biển đổi Fourier ngược nhanh IPTV Inverse Protocol Television Truyền hình qua mạng IP ISDB Integrated Services Digital Broadcasting Truyền hình số dịch vụ tích hợp ITU International Telecommunications Union Hiệp hội viễn thơng quốc tế JPEG Joint Photographic Experts Group Nhóm liên kết chuyên gia đồ họa LPF Bộ lọc thông thấp Low Pass Filter MPEG Moving Pictures Expert Group Nhóm chuyên gia ảnh động MFN Multiple Frequency Network Mạng đa tần MUX Multiplexer Bộ ghép kênh NAL Network abstraction layer Tầng trừu tượng mạng NTSC National Television System Committee Hội đồng hệ thống truyền hình quốc gia Mỹ 107 Nếu máy phát có cơng suất khơng đủ lớn phạm vi thu có chất lượng tốt nhỏ nhiều so với vùng nhìn thấy Để xác định bán kính hoạt động đài phát, cần xác định cường độ điện trường khoảng cách khác tính từ đài phát, vào thời điểm khác lập thành đồ cường độ điện trường biến thiên theo khoảng cách theo thời gian Phạm vi hoạt động đài phát vùng mà cường độ điện trường đạt giá trị quy định Theo tiêu chuẩn CCIR, cường độ điện trường tối thiểu để đảm bảo thu có chất lượng tốt, quy định sau: - Ở giai đoạn I (kênh 1,2): Emin = 351µV/m (50dB) - Ở giai đoạn II (kênh 3,4,5): Emin = 500 µV/m (54 dB) - Ở giai đoạn III (kênh 6÷12): Emin = 700 µV/m (57 dB) - Ở vùng thành phố (các kênh 1÷12): Emin = mV/m (74 dB), mức dB ứng với E = 1µV/m Nếu có nhiều đài phát vơ tuyến truyền hình trùng kênh cường độ điện trường tín hiệu muốn thu phải lớn 45 dB so với cường độ điện trường tín hiệu khơng muốn thu (tín hiệu nhiễu) Nhiễu đài phát trùng kênh giảm nhiều hiệu số hai tần số mang ½ tần số dịng bội số chẵn tần số mặt (đối với hệ thống OIRT, hiệu số 7800 Hz) Khi để thu có chất lượng tốt, tín hiệu cần thu cần lớn 25 dB so với tín hiệu đài nhiễu đủ Như dùng biện pháp dịch tần số sóng mang để có chênh lệch ½ tần số dòng (P = ½ ) tăng khả chống nhiễu trùng kênh lên 45 – 25 = 20 dB Việc chọn tần số, công suất, đặc tính phương hướng anten, địa điểm đặt đài phát v.v phải thỏa mãn điều kiện sau: - Nhiễu môi trường (nhiễu công nghiệp, đài phát thanh, nhiễu khí v.v ) phải kênh sóng chọn dùng - Nhiễu lẫn đài phát hình 108 - Phạm vi hoạt động đài phát không gối lên nhiều bao kín vùng có dân cư đơng đúc - Việc chuyển tiếp chương trình đài phát thuận lợi - Điều kiện khí hậu, xây dựng nhà cửa, bảo quản thiết bị thuận lợi 4.3 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TẠI PHÚ YÊN Vấn đề triển khai tiêu chuẩn phát số mặt đất (DTTB) Phú Yên tỉnh lân cận nước thực phát sóng đồng thời truyền hình số truyền hình tương tự Chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền số, đồng nghĩa với việc chuyển máy phát hình tương tự mạng phát Phú Yên sang phát sóng số Vì vậy, đụng chạm phải nghiên cứu giải vấn đề nên 4.3.1 Những yêu cầu đặt vấn đề chuyển đổi máy phát hình analog sang phát sóng số - Lựa chọn tiêu chuẩn phát số mặt đất (DTTB): Tiêu chuẩn DVB-T2 trình bày chấp nhận làm tiêu chuẩn quốc gia Tiêu chuẩn phù hợp với máy phát hình hệ PAL-D/K với kênh 37 MHz Những phận thay nhỏ - Lựa chọn cấu hình mạng phát số: Tiêu chuẩn DVB-T2 cho phép triển khai cấu hình mạng đơn tần (SFN) - Khả tận dụng hạ tầng sở đài phát hình: Đây vấn đề cần phải rà sốt lại đặc điểm máy phát hình Phú Yên, cần loại loại máy cũ, tận dụng loại anten UHF dải rộng để cộng vài kênh analog số, qua tận dụng loại anten thu hình có - Can nhiễu qua lại truyền hình số tương tự: Đây vấn đề phải thực theo quy hoạch, theo quy hoạch để lựa chọn tần số công suất 109 - Lựa chọn công nghệ máy phát hình: Tận dụng tối đa máy phát hình có để chuyển đổi sang phát số Yêu cầu máy phát cần có khuếch đại dải rộng có độ tuyến tính cao - Lựa chọn giá thành thực hiện: Phụ thuộc vào kinh phí cấp tỉnh, th cơng ty, hãng nước ngồi nước tiến hành công việc chuyển đổi 4.3.2 Một vài đề xuất ý kiến cho việc triển khai tiêu chuẩn phát số mặt đất Phú Yên Trên sở điều trình bày trên, em xin đưa đề xuất tập trung hai phần lựa chọn cấu hình phát số chuyển đổi máy phát hình tương tự sang số 4.3.2.1 Lựa chọn cấu hình phát số Hệ thống DVB-T2 cho phép thiết lập hai mơ hình mạng phát sóng đa tần (MFN) mạng đơn tần (SFN) a Mạng đa tần MFN Mạng đa tần MFN mạng phát sóng truyền hình số mặt đất với máy phát có chương trình tần số (kênh) riêng rẽ Tất máy phát hình sử dụng điều chế COFDM với tín hiệu vào dịng truyền tải MPEG-4 Do mạng MFN khơng cần phải vận hành đồng quy hoạch thơng thường truyền hình tương tự Số lượng máy phát phụ thuộc vào quy hoạch theo diện tích địa giới hành cần phủ sóng, ngồi cịn phụ thuộc vào kiểu điều chế, tỷ lệ mã sửa sai chọn máy phát hình Nhiệm vụ quy hoạch mạng MFN phân bổ tần số công suất phát cho hợp lý diện tích quy hoạch phủ sóng Các thơng số cần thiết cho quy hoạch mạng đa tần (MFN) hệ số bảo vệ cường độ điện trường tối thiểu điểm thu Trong thực tế người ta phải sử dụng giá trị dựa thống kê thực nghiệm đo 110 đạc nhiều năm với xác xuất thời gian xác xuất vị trí ≥ 50%, dịch vụ cố định, xách tay hay di động b Mạng đơn tần SFN: Ưu điểm bật hệ DVB- T2 có khả thiết lập mạng đơn tần SFN thu di động Trong mạng SFN tất máy phát hình điều chế tín hiệu số xạ tần số (cùng kênh) Có nghĩa tất máy phát phải đồng với chương trình, tần số thời gian Mạng SFN có tối thiểu từ máy phát trở lên Tất máy phát sử dụng điều chế COFDM Cho nên vấn đề quy hoạch mạng SFN đơn giản nhiều so với mạng MFN Những ưu điểm mạng SFN: - Hiệu tần số cao - Hiệu suất công suất cao - Có khả chống phản xạ nhiều đường - Cho phép thu di động - Mở rộng vùng phủ sóng - Phủ sóng vùng lõm lớn - Dùng cơng suất phát nhỏ, gây can nhiễu cho kênh khác - Quy hoạch đơn giản Tuy nhiên, mạng SFN có nhược điểm phải vận hành đồng tất máy phát hình mạng Cụ thể phải thực đồng chương trình (đồng bít), đồng tần số phát đồng thời điểm phát sóng Có nghĩa phải thực đồng ghép kênh điều chế COFDM Mặt khác, mạng SFN tự sinh loại nhiễu gọi “tự nhiễu mạng” Bởi tín hiệu từ máy phát khoảng cách xa bị trễ nhiều so với khoảng bảo vệ cho phép coi chúng tín hiệu nhiễu Cường độ tín hiệu nhiễu phụ thuộc vào điều kiện truyền sóng thay đổi theo thời gian 111 Nếu chọn khoảng bảo vệ dài khoảng cách máy phát giảm loại trừ nhiễu c Lựa chọn cấu hình mạng DVB- T2: Qua điều trình bày trên, mạng SFN rõ ràng đánh giá cao Thực tế quốc gia giới sử dụng DVB- T2 sử dụng cấu hình mạng Trên nguyên tắc có loại SFN: - SFN diện rộng (cấp quốc gia) với nhiều máy phát công suất lớn khoảng cách máy phát lớn - SFN diện hẹp (cấp vùng) với máy phát cơng suất nhỏ khoảng cách máy phát nhỏ - MFN với SFN tập trung vùng nhỏ xung quanh máy phát MFN Các máy phát SFN có cơng suất trung bình khoảng cách trung bình - SFN phủ sóng vùng lõm với máy phát cơng suất thấp Thông thường mạng SFN thiết lập theo mạng lưới tam giác hình 4.3 Tại đỉnh tam giác máy phát Vùng phủ sóng máy phát hình trịn Như máy phát phủ sóng kín diện tích tam giác Quy hoạch mạng SFN đơn giản nhiều so với MFN Tuy nhiên quy hoạch phải đáp ứng tỷ số bảo vệ cho phép dịch vụ số analog khác giống mạng đa tần MFN Các thông số dùng quy hoạch mạng SFN: - Hệ số bảo vệ truyền hình số analog bao gồm hệ số bảo vệ đồng kênh hệ số bảo vệ kênh lân cận - Cường độ điện trường tối thiểu trung bình - Diện tích vùng phủ sóng - Kiểu thu: cố định hay di động - Tốc độ liệu - Tần số kênh phát 112 - Công suất máy phát - Khoảng cách tối đa máy phát dmax = Tg.C Trong đó: Tg – Khoảng bảo vệ dài C – Vận tốc ánh sáng (300 000km/s) Giới thiệu khoảng cách tối đa hai máy phát phụ thuộc vào khoảng bảo vệ - FET: 1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K - Khoảng bảo vệ: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4 - Pilot phân tán: biến thể khác phù hợp với khoảng bảo vệ khác Hình 4.3: Mơ hình mạng SFN Chế độ 32k sử dụng cho tất kiểu SFN nói Chế độ 8k sử dụng cho SFN diện hẹp, phủ sóng vùng lõm 4.3.2.2 Chuyển đổi máy phát hình tương tự sang số Việc chuyển đổi máy phát hình tương tự sang số giúp cho việc số hóa thực với chi phí thấp tận dụng sở vật chất có đài Phú Yên Tùy vào ngân sách tỉnh có phương án khác 113 Hiện tại, máy phát hình tương tự chia làm hai dạng máy phát hình khuếch đại chung máy phát hình khuếch đại riêng Cả hai dạng chuyển đổi sang phát sóng số, nhiên máy phát hình khuếch đại chung có cấu tạo giống máy phát số nên thuận lợi xử lý a Ghép điều chế số vào phần khuếch đại trung tần EXCITER: Một số nước giới sản xuất điều chế số để cung cấp cho quan nghiên cứu phát sóng truyền hình số có đầu trung trần analog 35,5 MHz (UHF) 36,15 MHz (VHF) với mức nhỏ (-10dBm) ví dụ hãng IT IS Pháp Các bước thực sau: - Gá lắp điều chế số vào máy phát hình - Cải tiến phần điều khiển sát, giám sát, đo đạc cho máy phát số, đấu tắt diplexer ống đồng trục - Nếu khơng đấu tắt diplexer, cần phải cắt tồn đường tiếng analog khỏi máy phát, chốt tải 50 đầu vào tiếng Sơ đồ ghép điều chế số vào tầng khuếch đại trung tần EXCITER analog mơ tả hình 4.4 114 Hình 4.4: Sơ đồ ghép điều chế vào tầng khuếch đại trung tần EXCITER analog b Ghép exciter số vào tầng khuếch đại cao tần kích máy phát hình analog Trên giới có nhiều hãng sản xuất EXCITER số theo tiêu chuẩn DVB- T, DVB-T2, ISDB- T ATSC với mức công suất đa dạng từ 1mW đến vài chục Kwat cao tần RF Tùy loại máy phát hình analog cụ thể có mức tín hiệu cao tần kích thích cho tầng khuếch đại kích (driver) khác mà ta chọn mua EXCITER số 115 cho phù hợp Các máy phát hình analog hệ thường dùng tín hiệu kích cao tần nhỏ từ 5mW – 50 mW chuỗi khuếch đại cao tần tích hợp thành tầng HPA Các bước thực phương pháp bao gồm: - Mua EXCITER số theo tiêu chuẩn yêu cầu với nén MPEG-4 ghép kênh phù hợp với số chương trình cần thiết - Tiến hành cơng việc cần thiết để thay EXCITER số vào vị trí EXCITER analog - Cải tạo phần mềm điều khiển, giám sát đo đạc thông số kỹ thuật máy phát số - Với máy khuếch đại hình tiếng chung thuận lợi cho việc chuyển đổi A/D - Với máy khuếch đại hình tiếng riêng sử dụng chuỗi khuếch đại hình tháo bỏ đường tiếng - Tốt đấu tắt Diplexer dây fiđơ cứng - Phát sóng thử nghiệm, đo đạc chỉnh lại toàn máy phát số Sơ đồ đấu ghép EXCITER số vào máy phát hình analog giới thiệu hình 4.5 (a), (b) Hình 4.5 (a) sơ đồ ghép trường hợp máy phát hình analog máy phát hình khuếch đại chung Hình 4.5 (b) sơ đồ đấu ghép trường hợp máy phát hình khuếch đại riêng 116 Hình 4.5 Sơ đồ đấu ghép EXCITER số vào máy phát hình analog c Sử dụng chuyển mạch EXCITER analog EXCITER số Một số nước giới, Đức lại dùng phương pháp chuyển mạch EXCITER analog EXCITER số kênh 8MHz Như máy phát hình analog phát thời lượng, sau chuyển sang phát sóng số phương pháp phù hợp với loại máy khuếch đại hình tiếng chung, áp dụng cho loại máy khuếch đại riêng rẽ 117 Phương pháp thực sau: - Mua EXCITER số tiêu chuẩn DVB- T2 với mức RF đủ để kích thích chuỗi khuếch đại cao tần - Mua mộ chuyển mạch EXCITER phù hợp cho phát sóng analog số - Cải tạo phần mềm điều khiển, giám sát đo đạc cho loại máy phát hình Sơ đồ chuyển mạch EXCITER hình 4.6 Hình 4.6: Sơ đồ chuyển mạch EXCITER d Lựa chọn phương pháp chuyển đổi Trong phương án trên, phương án b thông dụng kinh tế Hiện nhiều nước sử dụng phương án để thực chuyển đổi Riêng Việt Nam có số tỉnh thành thực chuyển đổi từ tương tự sang số “Đối với điều kiện tỉnh Phú Yên có phương án ghép EXCITER số COFDM vào máy phát hình analog có thích hợp cả” 4.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH TẠI PHÚ YÊN Hiện tại, số nước giới thử nghiệm tiêu chuẩn DVB- T2 hệ thứ truyền hình số mặt đất chuẩn DVB Đây tiêu chuẩn có nhiều ưu điểm vượt trội so với DVB- T biết đến tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất cho HDTV Khi quốc gia hồn thành số hóa truyền hình với tiêu chuẩn 118 DVB- T2 Việt Nam Hà Nội, Bình Dương, Thành Phố Hồ Chí Minh thực trình chuyển đổi từ DVB- T thành DVB- T2 Riêng truyền hình Phú Yên tỉnh lân cận nước, Thủ Tướng Chính Phủ ký Phê duyệt Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2015 - 2020 Ngoài ra, DVB- T mở hướng phát triển khác truyền hình số cho thiết bị cầm tay DVB- H Hiện công ty truyền thơng VTC khơng phát sóng truyền hình số mặt đất DVB- T Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh tỉnh thành mà cịn phát thử kênh dành riêng cho di động theo tiêu chuẩn DVB- H 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG DVB- T2 thực lựa chọn phù hợp tương lại Phú n thỏa mãn quan điểm kỹ thuật (nhiều ưu điểm, mở có khả tương thích cao) quan điểm kinh tế trị Để thực triển khai hệ thống Phú Yên, vấn đề cấu hình hay chuyển đổi máy phát hình tương tự sang số thực trình bày trình chương 119 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Sau thời gian 25 tuần với hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn TS Trần Xuân Trường, em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Với mục đích tìm hiểu cơng nghệ truyền hình số mặt đất DVB- T2 đề xuất ứng dụng Phú n, qua điều trình bày rút kết luận: - DVB- T2 tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất sử dụng rộng rãi giới, thành phố lớn Việt Nam như: Hà Nội, Bình Dương, Thành Phố Hồ Chí Minh lựa chọn hợp lý tương lai Phú Yên - DVB- T2 với cấu hình SFN cho phép quy hoạch mạng đơn giản tiết kiệm kênh truyền - Với điều kiện Phú n, hồn tồn chuyển đổi máy phát hình tương tự sang số thực điều phương pháp ghép EXCITER số vào tầng khuếch đại cao tần kích máy phát hình analog Cơng nghệ truyền hình tương tự sang truyền hình số trình chuyển đổi tương tự sang truyền hình số Ngồi luận văn cịn tìm hiểu tiêu chuẩn truyền hình số giới Trong tập trung chủ yếu nghiên cứu tiêu chuẩn DVB- T2, thành phần quan trọng tiêu chuẩn DVB- T2 nén tín hiệu theo MPEG-4 đưa luận văn Cuối đề tài tập trung tìm hiểu cấu trúc hoạt động hệ thống thu phát truyền hình Phú n có đưa đề xuất ứng dụng truyền hình số Phú Yên Trong thời gian tới đề tài tìm hiểu trình triển khai thực tế truyền hình số Phú n Tín hiệu q trình kết hợp truyền hình củ truyền hình mới, tiếng tới tác giả tìm hiểu vấn đề sinh biện pháp khắc phục trình khai thác truyền hình 120 LỜI CÁM ƠN Luận văn tốt nghiệp khơng thể hồn thành với em Đây kết cố gắng, nỗ lực thân với giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy TS Trần Xuân Trường thầy khoa Điện – Điện Tử mơn Kỹ Thuật Viễn Thơng cịn có gia đình bạn bè xung quanh Chính vậy, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Trần Xuân Trường, thầy TS Trần Hoài Trung khoa Điện – Điện Tử; lời khuyên, dẫn thầy dành cho em quý giá để em hồn thành luận văn tốt nghiệp Cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Giám Đốc, phó Giám Đốc, phịng Kỹ Thuật đài phát truyền hình Phú Yên tạo điều kiện để em tìm hiểu cơng nghệ ngun lý hoạt động truyền hình tương tự qua em tiếp xúc hiễu nguyên lý thu phát sóng truyền hình Đồng thời, cám ơn đến thầy hội đồng với ý kiến đánh giá nhận xét giúp em hoàn luận văn Cuối em xin cám ơn gia đình bạn bè xung quanh ln bên em Đó nguồn động viên, cổ vũ lớn lao em trình làm luận văn Tp.HCM, ngày 09 tháng 05 năm 2013 Học Viên Lê Quý Viễn 121 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt ThS Phạm Hữu Lộc- KS Nguyễn Đức Hiệp “ Kỹ thuật truyền thanh- truyền hình” Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh TS Nguyễn Quý Sỹ, “Nghiên cứu cơng nghệ truyền hình số đề xuất áp dụng tiêu chuẩn truyền hình số cho Việt Nam giai đoạn 2010- 2015”, Mã số: 87-10KHKT-RD, 2010 KS Nguyễn Trung Thành, “Nghiên cứu xu phát triển cơng nghệ truyền hình, cơng nghệ truyền hình tiên tiến khả ứng dụng việt nam” Mã số:68-11KHKT-RD Tiếng Anh Hervé Benoit, “ Digital Television- Satellite, Cable, Terrestrial, IPTV, Mobile TV in the DVB Framework- Third Edition”, Elsevier Focal Press, 2008 Seamus ÓLeary, “ Understanding Digital Terrestrial Broadcasting,” Artech House, 2000 DVB-T2 (Europe, Digital Video Broadcasting, Terrestrial 2nd generation), ETSI EN 302 755 V1.1.1 (2009-09 ) DVB-T (Europe, Digital Video Broadcasting, Terrestrial 1st generation), ETSI EN 300 744 V1.6.1 (2009-01) www.tailieu.vn Digital: http://www.digital.org DVB: http://www.dvb.org DVB-H: http://www.dvb-h.org ATSC: http://www.atsc.org