Truyền hình vệ tinh

gày nay, trong bối cảnh hội nhập và cạnh tranN h khốc liệt nhằm chiếm thị phần người xem, kênh truyền dẫn vệ tinh cùng với các kênh truyền dẫn khác sẽ góp phần vào hội tụ dịch vụ trong t

B Ộ GIÁO DỤ C VÀ ĐÀO T Ạ O TRƯỜ NG Đ Ạ I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI Ọ

LỜI NÓI ĐẦU

nay truyền hình là nơi giao lưu, giải trí, mua sắm… hội tụ mọi dịch vụ trên kênh truyền hình, giảm thiểu khoảng cách về không gian và thời gian

Chính vì lý do đó, những năm gần đây, đài truyền hình việt nam VTV đẩy

khốc liệt nhằm chiếm thị phần người xem, kênh truyền dẫn vệ tinh cùng với các kênh truyền dẫn khác sẽ góp phần vào hội tụ dịch vụ trong truyền hình để đáp ứng sự tương tác giữa hệ thống với người xem, cho phép người xem chủ động

về thời gian, không gian và sẽ tăng khả năng triển khai nhiều dịch vụ & tiện ích khác trong tương lai trên hệ thống nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng trên mọi miền đất nước từ các thành phố lớn đến các vùng sâu vùng xa mà không bị

Luận văn của tác giả là kết quả của quá trình nghiên cứu và làm việc với

đồng nghiệp tại Tổng công ty phát triển phát thanh truyền hình thông tin

CHƯƠNG I

T ỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH

1.1 Gi ớ i thiệu về truyền hình số ệ tinh v

Truyền hình màu với ba hệ: NTSC PAL, SECAM xuất hiện vào những thập kỷ 50, 60 đã tạo nên một bước ngoặt lớn trong quá trình phát triển của công nghệ truyền hình Trong những năm gần đây, công nghệ truyền hình đang

đã bắt đầu, công nghệ ương tự t đã sắp hết vai trò lịch sử Truyền hình tương tự ngày càng đưa vào sự quên lãng, nhường đường cho truyền hình

số Công nghệ truyền hình đang trải nghiệm một sự thay đổi lớn lao – một

sư thay đổi về chất!”

Mixer, bàn kỹ xảo đã được gần như số hóa hoàn toàn Vài năm trước đây, thiết

trường công nghệ truyền hình

Trên thực tế, các nhà sản xuất đã giảm việc thiết kế các thiết bị truyền

Trong một tương lai không xa, các thiết bị sản xuất chương trình, các máy phát

vì công nghệ số sẽ làm thay đổi tận gốc cách suy nghĩ cách tiếp cận , phương thức sản xuất chương trình truyền hình, đó là chưa kể đến việc nâng cấp chất

chung như viễn thông, data, giám sát sự hội nhập này tạo điều kiện không chỉ

có ý nghĩa về mặt kinh tế, kỹ thuật mà còn tạo cho ngành truyền hình những khả năng ứng dụng mới

Với công nghệ số, tín hiệu Video trong các trung tâm truyền hình sẽ không còn xuất hiện trên màn hình hiện sóng với những thành phần quen thuộc

“mức trắng”, “mức đen” Thế hệ kế tiếp, trong một vài năm tới sẽ chỉ còn biết

EyeDiagram) Tín hiệu Video thực sự trở thành những chuổi số liệu hoàn toàn

ngày nay, truyền hình số trong tương lai sẽ làm thay đổi về căn bản dây chuyền công nghệ, phương thức sản xuất chương trình truyền hình

Như vậy, truyền hình kỹ thuật số mở ra các khả năng nhiều kênh hơn, chất lượng âm thanh và hình ảnh tốt hơn cho người xem Với các dòng truyền gửi dữ liệu giống như đối với truyền dữ liệu trên nền tảng internet hay IPTV, nó mở ra các cơ hội lựa chọn rộng rãi các sản phẩm và dịch vụ về các tiêu chuẩn truyền hình số chất lượng cao

Mỹ và Anh đã bắt đầu các dịch vụ thương mại vào cuối năm 1998 với các

hệ thống khác nhau Hiện nay có các tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số trên thế

-DVB được ITU chấp nhận làm tiêu chuẩn quốc tế về phát sóng truyền hình số mặt đất và vệ tinh

1.2 Hệ thống truyền hình qua vệ tinh

Cùng với việc công bố các tiêu chuẩn phát số, hệ thống truyền hình, đặc biệt là truyền hình qua vệ tinh đang phát triển mạnh trên toàn thế giới Phương thức truyền hình vệ tinh bảo đảm cho việc truyền hình ảnh và âm thanh ở những khoảng cách lớn Đồng thời có thể phát đi các chương trình truyền hình trên phạm vi rộng của trái đất Ưu điểm nổi bật của phương pháp thông tin vệ tinh so với các hệ thống thông tin khác như truyền hình mặt đất, truyền hình cáp, hệ

- Khả năng đa truy cập.

- Hiệu quả kinh tế cao ở những đường truyền thông tin có cự ly lớn, đặc biệt trong thông tin xuyên lục địa

Nước ta hiện nay năm trong vùng phủ sóng của khá nhiều vệ tinh truyền hình và đặc biệt là hiện nay chúng ta đã có vệ tinh vinasat1 của riêng mình Điều này khá thuận lợi cho việc phát triển hệ thống truyền hình vệ tinh so với hệ thống truyền hình mặt đất mà chúng ta đang sử dụng

1.3 Mối tương quan giữa các phương thức truyền dẫn phát sóng

Do những đặc thù khác nhau về công nghệ, do những điều kiện khác

riêng mà tỉ lệ người xem theo các phương thức trên đây cũng rất khác nhau Khi chuyển đổi sang công nghệ số, mối tương quan giữa các phương thức truyền dẫn phát sóng trên sẽ thay đổi như thế nào? Để trả lời câu hỏi này, cần phải xét vai trò và vị trí của từng loại đối với người xem hiện tại cũng như trong tương lai

Hình 1.1: Mối tương quan các phương thức truyền sóng

1.3.1 Đặc điểm của các phương thức phát sóng hiện tại

1 Phát sóng vệ tinh

Việc sử dụng vệ tinh cho hệ thống truyền hình cáp và hệ thống truyền hình quảng bá được bắt đầu từ những năm 70 của thế kỷ, và phát triển với tốc độ nhanh chóng Vai trò của vệ tinh hiện nay là không thể thiếu được trong cả việc truyền dẫn và phát sóng các chương trình truyền hình Một hệ thống truyền hình qua vệ tinh có nhiều ưu điểm, trong đó nổi bật là:

truyền đi các tín hiệu với khoảng cách rất xa, như vậy có thể đạt hiệu quả cao cho các đường truyền dài cũng như cho dịch vụ điểm – điểm

- Đường truyền vệ tinh không bị ảnh hưởng bởi điều kiện địa hình, địa vật, vì môi trường truyền dẫn ở rất cao so với bề mặt quả đất Truyền hình vệ tinh có thể thực hiện qua đại dương, rừng rậm, núi cao cũng như ở các địa cực

- Việc thiết lập một đường truyền qua vệ tinh được thực hiện trong thời gian ngắn, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thu thập tin tức, một công việc đòi hỏi thời gian thiết lập nhanh chóng

một vệ tinh, có thể đặt vô số trạm thu trên mặt đất, rất thuận lợi cho hệ thống CATV cũng như cho dịch vụ truyền hình trực tiếp đến từng gia đình DTH

chương trình với các hệ thống liên kết khác

Trong truyền hình vệ tinh, điều quan trọng nhất được chú ý là số kênh vệ tinh được thiết lập dành cho các chương trình truyền hình Các chương trình này

có thể phục vụ cho hệ thống truyền hình cáp hay truyền hình quảng bá Trong truyền hình vệ tinh quảng bá, một số kênh vệ tinh được dùng cho các chương trình cố định Các chương trình này phát liên tục trong ngày Số kênh còn lại dành cho các dịch vụ như tin tức hay thể thao v.v… thực hiện phát chương trình trong một khoảng thời gian nào đó

Đối với địa bàn lãnh thổ toàn vùng núi, vùng sâu, vùng xa, giải pháp truyền hình số qua vệ tinh thực sự mang tính kinh tế cao

2 Phát sóng mặt đất

Phát sóng mặt đất là phương thức có tính truyền thống đối với đông đảo

sóng mặt đất Có hai hình thức phát sóng mặt đất là truyền hình tương tự và truyền hình số mặt đất

Vai trò của truyền hình tương tự mặt đất hiện nay chủ yếu là ở hàng triệu máy thu ở các vùng nông thôn và vùng sâu vùng xa

Còn với truyền hình số mặt đất có những ưu nhược điểm riêng so với các phương thức truyền khác, các nhược điểm như:

- Kênh bị giảm chất lượng do hiện tượng fading (phản xạ nhiều

- Nhiễu tạp âm do con người tạo ra là cao.

- Do phân bổ tần số khá dầy trong phổ tần đối với truyền hình, giao thoa giữa truyền hình tương tự và số là vấn đề cần phải xem xét

Chính vì vậy đã có ý kiến cho rằng phát quảng bá truyền hình số mặt đất

là không thực tế Tuy nhiên, sự ra đời của các chuẩn truyền hình số mặt đất như

(Advanced Television Systems Committee) của Mỹ đã khắc phục phần lớn các điểm bất lợi trên của truyền hình số mặt đất so với vệ tinh và cáp Mặt khác phát sóng truyền hình số trên mặt đất có hiệu quả sử dụng tần phổ cao hơn và chất lượng tốt hơn so với phát sóng tương tự hiện tại:

- Trên dải tần của một kênh truyền hình tương tự có thể phát một chương trình truyền hình độ phân tích cao HDTV (màn hình rộng, tỉ lệ 16:9) hoặc nhiều chương trình truyền hình có độ phân tích thấp hơn như: bốn chương trình độ phân tích tiểu chuẩn thông thường SDTV, hoặc bốn chương trình độ phân tích mở rộng EDTV, hoặc thậm chí tới 16 chương trình có độ phân tích hạn chế LDTV chất lượng tương đương VHS

- Trong phạm vi phủ sóng, chất lượng ổn định, khắc phục được các vấn đề phiền toái như hình ảnh có bóng, can nhiễu, tạp nhiễu, tạp âm…

- Máy thu hình có thể được lắp đặt dễ dàng ở các vị trị trong nhà, có thể xách tay hoặc thu lưu động ngoài trời

- Có dung lượng lớn chứa âm thanh (như âm thanh nhiều đường, lập thể, bình luận …) và các dữ liệu

- Có thể linh hoạt chuyển đổi từ phát chương trình có hình ảnh và âm thanh chất lượng cao (HDTV) sang phát nhiều chương trình có chất lượng thấp hơn, và ngược lại

3 Phát sóng qua vi ba nhiều kênh và cáp

Hệ thống truyền hình cáp CATV xuất hiện vào những năm cuối của thập niên 40 Đây là một hệ thống truyền hình có khả năng phục vụ cho một khu vực

tập trung đông dân cư, các khu vực có các điều kiện khó khăn về địa hình không thể thu được bằng các anten thông thường, gọi là vũng lõm.

Truyền hình cáp sử dụng các kênh nằm trong phạm vi dải thông ở cận dưới của băng UHF Các kênh truyền hình cáp được chia ra thành các băng VHF thấp, VHF giữa, VHF cao và siêu băng

Distribution System) sử dụng môi trường truyền sóng viba tại dải tần 900 MHz

Hình 1.2: Mô hình truyền hình cáp vô tuyến MMDS

Tuy nhiên triển khai mạng MMDS rất đơn giản do chỉ dùng anten mà không cần kéo cáp đến từng nhà nhưng nó có nhược điểm:

- Hạn chế vùng phủ sóng: do sử dụng dải tần 900 MHz, MMDS đòi hỏi anten thu và phát phải nhìn thấy nhau Vì vậy, với những hộ gia đình ở sau các vật cản lớn như các tòa nhà thì không thể thực hiện được

- Chịu ảnh hưởng mạnh bởi nhiễu công nghiệp: do sử dụng phương thức điều chế tín hiệu truyền hình tương tự không có khả năng chống lỗi, lại truyền bằng sóng vô tuyến, tín hiệu MMDS bị ảnh hưởng rất mạnh bởi các nguồn nhiễu công nghiệp

- Chịu ảnh hưởng bởi thời tiết: khi thời tiết xấu, ví dụ mưa to, sét…tín hiệu MMDS vô tuyến bị suy hao rất lớn trong không gian, dẫn đến giảm mạn chất lượng tín hiệu hình ảnh

- Yêu cầu dải tần số vô tuyến quá lớn: mỗi kênh truyền hình cần một dải tần là 8 MHz, nếu muốn cung cấp 13 kênh truyền hình thì cần một dải thông

là 13 x 8 = 104 MHz Đây là một dải tần vô tuyến lớn trong khi nguồn tài nguyên vô tuyến là rất quí giá

- Gây can nhiễu cho các đài phát vô tuyến khác: mặc dù được phân phối một dải tần riêng, nhưng máy phát MMDS cũng như các máy phát vô tuyến khác luôn sinh ra các tần số hài bậc cao có thể ảnh hưởng đến các trạm phát sóng

vô tuyến khác

b Truyền hình cáp hữu tuyến là hệ thống mà tín hiệu truyền hình được dẫn thẳng từ trung tâm truyền dẫn phát sóng đến hộ dân bằng một sợi cáp (đồng trục, cáp quang hoặc cáp xoắn) Nhờ đó người dân có thể xem được các chương trình truyền hình chất lượng cao mà không phải sử dụng các cột anten

Hình 1.3: Mô hình truyền hình cáp hữu tuyến

Về góc độ kỹ thuật truyền hình cáp hữu tuyến có những ưu điểm vượt trội

- Ít chịu ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp: tín hiệu truyền hình cáphữu tuyến được dẫn đến thuê bao qua các sợi quang hoặc đồng trục Các sợi cáp này có khả năng chống nhiễu công nghiệp cao hơn gấp nhiều lần so với tín hiệu

vô tuyến, vì thế sẽ hạn chế tối đa nhiễu công nghiệp, đảm bảo chất lượng cho tín hiệu

cáp sẽ không chịu ảnh hưởng của thời tiết do khả năng cách ly và chống nhiễu tốt của cáp

- Không chiếm dụng phổ tần số vô tuyến: là một mạng thông tin hữu tuyến riêng biệt, mạng truyền hình cáp được xây dựng sẽ cho phép cung cấp hàng chục chương trình truyền hình mà không chiếm dụng cũng như ảnh hưởng đến phổ tần số vô tuyến đã chật chội, điều này càng trở nên quí giá khi càng ngày các đài phát phát truyền hình mặt đất càng tăng số lượng chương trình phát sóng

- Không gây can nhiễu cho các trạm phát sóng nghiệp vụ khác: các tín hiệu truyền trên các sợi cáp được cách ly và chống nhiễu tốt sẽ không gây ra nhiễu vô tuyến cho các trạm phát vô tuyến khác

- Có khả năng cung cấp tốt dịch vụ truyền hình số và các dịch vụ hai chiều khác: dải thông lớn của mạng truyền hình cáp hữu tuyến sẽ cho phép không chỉ cung cấp các dịch vụ truyền hình tương tự mà còn cho phép cung cấp nhiều các chương trình truyền hình số, truyền hình tương tác và đặc biệt là khả năng cung cấp các dịch vụ viễn thông hai chiều, truy cập internet, truyền số liệu tốc độc cao mà một mạng viễn thông cũng khó mà đạt được

- Một ưu điểm nữa của hệ thống truyền hình cáp là có thể sử dụng các kênh kề nhau để truyền tín hiệu trong tất cả các phạm vi mà không xuất hiện hiện tượng nhiễu đồng kênh Tuy nhiên, các tín hiệu phải được điều khiển ở độ tuyến tính cao nhằm tránh hiện tượng điều biến tương hỗ

1.3.2 So sánh lợi thế giữa phát vệ tinh trực tiếp, phát số mặt đất và phát viba – cáp tại Việt nam

Về mặt kỹ thuật, truyền hình vệ tinh có ưu điểm “ từ một điểm đến đa điểm” không một loại truyền hình nào địch nổi về khả năng nay, từ một nơi có thể truyền đến cả một vùng rộng lớn trên thế giới, chỉ ba quả vệ tinh là có thể phủ sóng toàn bộ trái đất

Đối với nhà nước thì phát vệ tinh trực tiếp là con đường phủ sóng nhanh nhất và kinh tế nhất trên phạm vi toàn lãnh thổ (vùng núi, vùng hải đảo…)

Sẽ có số lượng người xem đông đảo trên khắp mỗi vùng lãnh thổ, kể cả trong các tòa nhà cao tầng tại các đô thị lớn Người xem sẽ có thể lựa chọn theo phương thức thu bằng anten chung (Community Antenna TV), phân phối tín

-S, nghĩa là người xem vẫn dùng đầu thu vệ tinh mà không cần bổ sung gì thêm

Hệ thống phân phối qua anten chung này còn có tên là SMATV (Satellite Master Antenna TV)

Đối với người dân thì đa số sẽ lựa chọn thu vệ tinh vì:

+ Số lượng chương trình qua vệ tinh trực tiếp nhiều hơn qua bộ thu mặt đất, trong đó gồm cả chương trình quảng bá và chương trình dịch vụ

+ Đối với nhiều hộ dân ở vùng núi, vùng sâu vùng xa thì chỉ thu vệ tinh trực tiếp mà thôi

+ Thu di động (Mobile Reception) nếu chọn DVB hoặc ISDB

+ Thu đa đường (Portable Reception) mà không cần phải anten định

Đây là lợi thế so sánh của phát số mặt đất so với vệ tinh nhằm phục vụ đối

đường sắt, đường bộ, cũng như nhu cầu xem tự do trong nhà ở mọi vị trí, không

Như vậy, phương thức phát sóng mặt đất vừa có đối tượng là người xem tại chỗ (thu tự do), vừa có đối tượng là người xem di động

Những điều này quả thực là rất cần thiết trong một xã hội phát triển Lý

do giải thích vì sao ở các nước phát triển, người ta vẫn triển khai số mặt đất

Về sự hơn kém nhau số lượng người xem vệ tinh trực tiếp so với mặt đất, thì truyền hình vệ tinh lợi thế so sánh về số lượng đầu thu ở vùng núi, vùng sâu, vùng xa và số lượng chương trình của vệ tinh Còn lợi thế thu tự do của truyền hình mặt đất (thu di động và thu đa hướng) thì thực ra cũng chưa phải là đáng kể

vì nếu nhìn vào sự phát triển kinh tế xã hội, hạ tầng cơ sở của Việt nam cho đến trước năm 2012 thì nhu cầu di động chưa phải là cấp bách

đó việc triển khai đối với truyền hình cáp tại Việt nam là quá xa xỉ

Như vậy, mặc dù truyền hình cáp có chất lượng và độ ổn định cao hơn nhưng nếu xét trên ba yêu tố: tốc độ, khả năng triển khai và giá thành thì rõ ràng phương thức truyền tải bằng vệ tinh đối với một nước đang phát triển như Việt nam là phù hợp nhất ở giai đoặn trước mắt và tương lai gần

4 Tổng kết ưu nhược điểm của ba phương thức truyền dẫn phát sóng

Phương thức

truyền sóng

Khả năng truyền dẫn Thuê bao Khả năng

triển khai Giá thành

Lớn tại các vùng núi, vùng sâu vùng xa

Truyền hình

mặt đất Thu di động Thu đa đường Lớn trong tương lai với các đầu

cuối là các thuê bao di động

Truyền hình

cáp & viba Điểm-điểm Lớn tại các thành phố, khu vực có

hạ tầng kỹ thuật cao

triển khai liên quốc gia

Bảng 1.4: So sánh các phương thức truyền dẫn 1.4 H ệ thống truyền hình số ệ tinh v

1.4.1 Giới thiệ u

– phát

đất Hệ thống truyền hình số vệ tinh cung cấp hình ảnh sắc nét hơn truyền hình truyền thống tới các khách hàng Thêm vào đó, các công nghệ mã hóa video được sử dụng trong truyền hình số vệ tinh có thể nén các tín hiệu video ở mức bit thấp một cách hiệu quả cho phép người xem xem các hình ảnh video và audio chất lượng cao qua tín hiệu vệ tinh trên mọi miền tổ quốc mà không phụ thuộc vào không gian địa lý

Hình 1.5: Mô tả hệ thống phát sóng truyền hình vệ tinh tới các điểm đầu cuối

• Trung tâm phát sóng vệ tinh (Broadcast center and studio facilities): Trung tâm phát sóng vệ tinh là các trạm đặt hệ thống phát sóng chương trình truyền hình quảng bá và dịch vụ hoặc là tiếp nhận các sóng chương trình trực tiếp từ các trạm sản xuất chương trình lưu động (Ví dụ xe truyền dẫn vệ tinh

dung từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm từ các phòng studio sản xuất chương trình của truyền hình việt nam, các chương trình bản quyền nước ngoài, từ các công ty truyền thông, các nhà sản xuất đặt hàng qua đường cáp, truyền dẫn cao tần, vi ba hay vệ tinh Ngay khi nhận được nội dung chương trình và lưu trữ vào

hệ thống lưu trữ, các máy chủ lập lịch phát sóng được sử dụng để chuẩn bị danh sách chương trình phát sóng qua mạng truyền dẫn vệ tinh Thêm vào đó, đối với

dịch vụ có trả phí DTH (Direct To Home) thì các chương trình truyền hình theo yêu cầu sẽ được mã khóa, chỉ để các đối tượng người xem đăng ký mới sử dụng được

• Các đối tượng tiếp sóng (end user):

Như hình vẽ ta thấy rằng việc truyền dẫn vệ tinh trong truyền hình là truyền

hình vệ tinh sẽ bắt buộc các đối tượng tiếp sóng phải sử dụng các anten có kích thước phù hợp với công suất phát của vệ tinh Các đối tượng tiếp sóng gồm: các

phí DTH, các người dùng cuối thu các chương trình quảng bá, và tiếp sóng của các trạm phát lại (phát analog, hoặc phát số mặt đất) tại các đài địa phương

quan trọng trong việc cho phép mọi người có thể xem các chương trình theo yêu cầu đã được khóa mã Thiết bị này thu sóng từ vệ tinh qua anten parabol và có

để có thể tối thiểu hóa hay loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng của lỗi, sự cố khi thu tín

Do đặc thù ở nước ta, ngoài các đài trung ương quốc gia thì tại các địa phương đều có các đài phát thanh và truyền hình riêng Vì vậy việc đồng bộ đầu

tư trên cả nước là khó khăn nên giải pháp của đài truyền hình việt nam là phát các chương trình thông qua các kênh truyền dẫn tới các đài địa phương phát sóng

trình bằng cáp quang khó khăn và đắt đỏ, nên giải pháp cho việc truyền dẫn là sử dụng truyền dẫn vệ tinh Việc truyền dẫn chất lượng đảm bảo, chi phí đầu tư thấp chỉ cần một bộ TVRO chuyên dụng, ngoài ra có thể mã khóa riêng luồng tín

mà không lo ngại bị thu lén chương trình và gây can nhiễu tới các hệ thống viễn thông khác

1.4.2 H ệ thống truyền hình ố ệ tinh s v

Ngoài việc phát sóng chương trình, hệ thống truyền dẫn bằng vệ tinh trong

truyền hình giao lưu trực tuyến phục vụ các sự kiện nổi bật

Hình 1.6 miêu tả cấu trúc hệ thống truyền dẫn bằng vệ tinh trong truyền

Hình 1.6: Cấu trúc hệ thống truyền dẫn bằng vệ tinh trong truyền hình

Cụ thể, trong cấu trúc hệ thống truyền hình sẽ gồm nhưng phân khu chức năng

• Hệ thống lưu trữ chương trình (control room): dùng để lưu trữ và truyền tiếp Hệ thống này lưu trữ những nội dung chương trình đã biên tập và mã hóa Các video Server tại đây nhận những clip chương trình đã xử lý và dùng phần

đoạn chương trình từ các nguồn tin từ phóng viên, internet, … được biên tập và

• Hệ thống điều khiển lập lịch phát sóng (master control room): thực hiện chức năng giám sát chất lượng tín hiệu, và lịch phát sóng chính xác theo yêu cầu

• Truyền dẫn chương trình trực tiếp từ các xe truyền hình lưu động (truyền dẫn viba): đây là các studio lưu động với đầy đủ thiết bị hoàn chỉnh từ khâu tiền

kỳ đến hậu kỳ sản xuất chương trình kết hợp với hệ thống thu phát sử dụng vi ba;

-hoặc Ku: xe vệ tinh lưu động có chức năng một trạm thu phát VSAT (Very Small Aperture Terminal) cỡ nhỏ, được thiết kế hoàn chỉnh từ nén đến ghép kênh phát sóng lên vệ tinh;

• Hệ thống thu thập tin tức vệ tinh: thu các tín hiệu trực tiếp từ các trạm phát lưu động hoặc cố định từ các địa phương rồi truyền dẫn về control room hoặc tới các trạm phát sóng

1.5 Các dịch vụ triển khai trong truyền hình số Vệ tinh

1.5.1 Dịch vụ truyền hình

HDTV và SDTV Các chương trình này được chia làm ba loại: truyền hình

quảng bá, truyền hình thương mại giải trí, và truyền dẫn nội bộ.

1.5.2 Dịch vụ truyền dữ liệu đa phương tiện

Đây là dịch vụ thông tin, có hai cách để truyền dữ liệu: một là cung cấp các thông tin về nội dung các chương trình truyền hình, hai là cung cấp các tin tức cập nhập như tin thời sự hay dự báo thời tiết

vào các chương trình thời gian thực Điều này giúp cho việc thu thập ý kiến của khán giả cung như các thông tin khác qua đường điện thoại nối người xem với hệ thống truyền hình vệ tinh số

1.5.3 Hướng dẫn chương trình điện tử

Trong truyền hình vệ tinh số, mỗi tổ chức truyền hình cung cấp các thông tin dịch vụ giúp người xem có thể sử dụng chúng để lựa chọn chương trình hoặc ghi lại một cách dễ dàng

1.5.4 Dịch vụ tải thông tin

Khi hệ thống truyền hình vệ tinh số trở nên thông dụng thì yêu cầu cần có các dịch vụ mới và cách nâng cấp các dịch vụ tự do Điều cần thiết là đưa ra các kiểu máy thu tương ứng để có thể thu được các dịch vụ mới và các dịch vụ nâng cấp

Phần mềm của máy thu giữ lại những phiên bản mới nhất của các dịch vụ

1.6 Kết luận chương

Sau năm 2010, số lượng người xem truyền hình qua vệ tinh trực tiếp sẽ

ngày càng giảm Đến thời điểm 2020, khi mà mạng phát mặt đất công nghệ

tương tự đã hết hạn sử dụng thì cũng là lúc mà số lượng người thu xem qua vệ tinh trực tiếp là lớn nhất.

Do đó phát sóng vệ tinh trực tiếp sẽ trở thành chủ đạo nên trước năm 2010

mạnh

trong một xã hội phát triển, do vậy nó vẫn tồn tại song song với phát vệ tinh trực tiếp, nhưng lúc đầu chỉ đóng vai trò hỗ trợ (nhu cầu thu tự do) cho đến khi giá thành đầu thu tích hợp đa chức năng phù hợp với thu nhập của người dân và nhu cầu thu di động trở nên cần thiết thì lúc đó phát số mặt đất mới trở thành vai trò quan trọng

Truyền hình cáp sẽ tiếp tục được đầu tư và vẫn là một kênh truyền dẫn chất lượng Nhưng sẽ chỉ áp dụng tại các khu đô thi lớn vì lý do trở ngại về mở

tỉnh

Như vậy, quan hệ giữa phát số mặt đất & cáp cùng với phát vệ tinh trực

CHƯƠNG II TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH TIÊU CHUẨN DVB -S VÀ DVB-S2

Chương này tập trung giải quyết vấn đề phát quảng bá truyền hình số qua

-miêu tả chỉ tiêu kỹ thuật và mã hóa sử dụng để tối ưu truyền dẫn vệ tinh trong truyền hình Nó cũng tập trung giải quyết các vấn đề kỹ thuật giữa hai tiêu

dẫn và vấn đề quan trọng trong sử dụng mã hóa tạo tải dữ liệu

2.1 Giới thiệu

Tiêu chuẩn phát truyền hình vệ tinh số DVB (The Digital Video Broadcasting) cho các dịch vụ phát số qua cáp, vệ tinh và truyền hình số mặt đất, hay qua internet và hệ thống truyền dẫn di động Các dịch vụ sử dụng tiêu chuẩn DVB phụ thuộc từng châu lục Các thành phần liên quan trong hệ tiêu

hóa kênh cho truyền hình số vệ tinh đa phương tiện / các dịch vụ phát truyền hình độ phân giải cao HDTV nhằm mục đích sử dụng trong dịch vụ vệ tinh trực tiếp FSS (Fixed Satellite Service) và dịch vụ phát quảng bá BSS (Broadcast Satellite Service)

2.1.1 Chỉ tiêu kỹ thuật của tiêu chuẩn DVB -S

DVB-S được sử dụng để cung cấp các dịch vụ truyền hình có trả phí DTH

cáp DVB-S phù hợp sử dụng trên các băng thông phát đáp vệ tinh khác nhau và tương thích với tiêu chuẩn nén MPEG2 (Moving Pictures Experts Group 2) Các

định nghĩa chỉ tiêu kỹ thuật mềm dẻo cho phép khả năng truyền dẫn trên các cấu hình dịch vụ truyền hình, bao gồm âm thanh và dữ liệu.

2.1.2 Cấu hình hệ thống

Hệ thống có cấu trúc các khối tương thích với các tín hiệu truyền hình, từ đầu ra bộ ghép kênh MPEG-2 băng cơ sở (tiêu chuẩn ISO/IEC DIS 13818-1), tới kênh truyền dẫn vệ tinh Quá trình xử lý trên luồng dữ liệu này

Dịch vụ DTH thông qua vệ tinh phụ thuộc đặc biệt vào giới hạn công suất,

do đó, các thông số nhiễu và giao thoa, sẽ được tập trung nghiên cứu hơn là hiệu suất phổ Để tạo hiệu suất công suất cao mà không ảnh hướng đến hiệu quất phổ,

Solomon Mã cuốn có thể được cấu hình mềm dẻo, điều này cho phép tối ưu hoạt động của hệ thống trên băng thông phát đáp vệ tinh Mặc dù hệ thống tối ưu trên kỹ thuật truyền dẫn một sóng mang trên một bộ phát đáp phân chia theo thời gian (TDM), nhưng nó cũng có thể được phù hợp với kỹ thuật đa sóng mang ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)

Audio coder

Data coder

MUX adaptation

&

energy dispersal

Outer coder Conv.

leaver

Inter-Inner coder Basebandshapping

QPSK Modulator

RS (204, 188) Convolutional

code

Hình 2.1: Sơ đồ chức năng của hệ thống DVB-S

2.1.3 Mã Reed Solomon

Mã Reed Solomon (RS) được xác định bằng ma trận RS(n , k) với m-bit

số t symbols có thể bị lỗi trên đường truyền, nhưng symbol gốc có thể sửa lại được Do đó mã DVB chia dữ liệu vào khối symbol có độ dài 188 16 Symbol

sửa lỗi lên 8 symbol (t=16/2)

Sync 1

or Sync n

Sync 1

or Sync n

Hình 2.2 Các khung Interleave ; Interleaving depth I-12 bytes

Ưu điểm của mã RS nằm trong khả năng sửa lỗi dễ dàng symbol lỗi với một một lỗi bit đơn Điều này đem lại cho mã RS khả năng sửa lỗi đồng bộ Thông thường dữ liệu đã mã hóa được truyền hoặc chứa trong một chuỗi bit Với

mã DVB, một chuỗi lên đến 56 bit liên tục có thể lỗi trên 8 symbol, và dữ liệu gốc vẫn có thể tái tạo lại Tuy nhiên điều này đồng nghĩa nhạy cảm với các lỗi khoảng trống Trong mã DVB nếu 9 symbol có một bit lỗi khi đó việc sửa lỗi

các lỗi ngẫu nhiên Thông thường khối mã hóa RS được mã hóa vào trong mã cuộn để khắc phục lỗi đồng bộ và ngẫu nhiên

bộ giải mã Viterbi R=1/2, K=7 Mục đích của vấn đề này là giúp hiểu rõ các thông số được định nghĩa trong mã cuộn CC.

K=n, Thông số “K” định nghĩa số trạng thái (n) trong bản ghi dịch (shift

register) Trong hình vẽ bên dưới có 7 trạng thái trong bản ghi dịch; do đó, K=7

R=I/O, Thông số “R” nói lên mối liên quan tốc độ đầu ra (tần số) với đầu vào

Trong hệ thống R=1/2, tốc độ đầu ra gấp đôi tốc độ đầu vào Có thể hiểu như sau, hai bit đầu ra tương ứng với mỗi bit đầu vào Trong hệ thống R=2/3, ba bit đầu ra tương ứng với hai bit đầu vào

Gn=( ), Thông số G0 và G1 (một số tài liệu ghi là G1 và G2) đại diện phép tính

đại diện cho mã octal cho kết nối trên ghi dịch trong khi G1 =171 miêu tả kết nối dưới

K=7 (7 trạng thái ghi dịch)

R=½ (Tốc độ đầu ra gấp đôi tốc độ đầu vào )

Đơn vị thứ nguyên của điều chế được định nghĩa bởi số hàm cơ bản được

sử dụng QPSK có tín hiệu hai mức thứ nguyên Bởi bì nó gửi hai bit trên một

symbol, nhưng nó sử dụng hai tín hiệu độc lập (một sin và một cos) để tạo ra symbol Tất cả điều chế PSK chúng ta tìm hiểu ở đây là loại hai thứ nguyên Cả

Hình 2.4: Dạng sóng của QPSK tương ứng với M=4Trong điều chế pha số, pha của tín hiệu hình sin được xác định trong xử lý bít

đã nhận Pha thay đổi được hiển thị màu xanh Một tín hiệu hình sin có thể thông

0

P

Chúng ta có thể sử dụng M mức lượng tử của 2p, để tạo thay đổi của điều chế PSK Giá trị biến đổi này là từ 1 đến M Các pha

trong các dạng điều chế này và chòm sao điều chế của chúng

lượng tối thiểu có thể chấp nhận bao gồm cả giới hạn băng thông phát đáp Bảng

thông tương ứng với BW/Rs = 1,28

Ru (for QPSK +1/2 convol) [Mbit/s]

Ru (for QPSK + 2/3 convol) [Mbit/s]

Ru (for QPSK +

¾ convol) [Mbit/s]

Ru (for QPSK + 5/6 convol) [Mbit/s]

Ru (for QPSK + 7/8 convol) [Mbit/s]

-3dB) là 33 MHz Tốc độ mã trong lấy theo tốc độ bit tương ứng

Symbol Rate [Mbaud]

Convolut

Inner Code Rate

RS Outer Code Rate

C/N (33MHz) [dB]

2.2 Chỉ tiêu kỹ thuật của tiêu chuẩn DVB - S2

DVB (Digital Video Broadcasting) năm 2003 Nó dựa trên sự phát triển của hệ thống FEC trên cơ sở mã ngoài LDPC (Low-Density Parity Check) kết hợp với

-đến 1 dB theo giới hạn Shannon, phụ thuộc vào kênh truyền (kênh AWGN, điều chế kết hợp giới hạn Shannon); trong mã hóa kênh (LDPC codes) Ưu điểm cho

sự kết hợp này là là khả năng sử dụng các định dạng điều chế đa dạng (QPSK, 8PSK, 16APSK và 32APSK) Khi sử dụng cho các ứng dụng tương tác, như Internet trên biển, nó sẽ được trang bị khả năng mã hóa và điều chế tương thích ACM (Adaptive Coding & Modulation), do đó tối ưu các thông số truyền dẫn cho mỗi người dùng độc lập, phụ thuộc điều kiện đường truyền Chế độ tương

-động trong quá trình chuyển giao

Hệ thống DVB S2 được thiết kế cho các ứng dụng vệ tinh băng rộng:

Các dịch vụ băng rộng cho phát sóng truyền hình độ phân giải tiêu chuẩn SDTV và phân giải cao HDTV;

-Các dịch vụ tương tác, bao gồm truy nhập Internet, cho các ứng dụng tương tác bán hàng thương mại;

- Các ứng dụng chuyên nghiệp, như phân phối và thu thập truyền hình số, truyền dẫn tín hiệu truyền hình tới các máy phát mặt đất VHF/UHF;

mã hóa tương thích ACM (Adaptive Coding & Modulation) cho phép tối ưu các thông số truyền dẫn tới người sử dụng độc lập dựa trên cấu trúc khung, điều kiện đường truyền, điều khiển vòng lặp kín thông qua kênh phản hổi (truyền sóng mặt

2.2.1 Cấu trúc hệ thống

Hệ thống được định nghĩa là các khối chức năng của thiết bị tương thích các tín hiệu băng cơ sở, từ đầu ra của một (hoặc nhiều) luồng ghép truyền vận (ISO/IEC 13818-1), mã hóa các hình ảnh động và âm thanh), hoặc từ đầu ra của

-dụng mã hóa Video và Audio trong các ứng -dụng DVB truyền vận trực tiếp trên giao thức IP Ứng dụng dữ liệu có thể được truyền vận trong định dạng luồng

sẽ cung cấp khả năng “ít hơn một sự kiện lỗi không được sửa sai trên một giờ

2.2.2 Khối chế độ tương thích (Mode Adaptation)

luồng đầu vào cho chế độ đa luồng đầu vào và chia nhỏ vào trong trường dữ ( ) liệu

2.2.3 Khối xáo trộn (Scrambler Block )

Được sử dụng để cung cấp vào khung băng cơ sở và xáo trộn băng cơ sở cho các ứng dụng bảo mật

2.2.4 Khối mã ngoài BCH

sử dụng phần cứng điện tử rất đơn giản để thực hiện giải mã, mà không cần thiết

gọn và tiêu hao năng lượng thấp

Tại lớp mã hóa, chúng có khả năng mềm dẻo cao, cho phép điều khiển độ dài khối và các mức ngưỡng chấp nhận lỗi, điều này đem lại một loại mã có thể

Mã ngoài BCH là một loại mã sửa lỗi số đa mức với độ dài thay đổi theo

mức có thể được sử dụng cho 10 số thập phân cộng với một số dấu hiệu

2.2.5 Khối mã trong LDPC

Mã trong LDPC là dạng mã kháng lỗi được phát hiện ra vào thập niên 60,

tiêu chuẩn trong sửa lỗi từ các hệ thống điện thoại di động đến các hệ thống viễn

parity check codes) là một mã được xác định trong ma trận các giá trị 0 và 1

số cố định 1 và mỗi dòng chưa một số k số cố định 1 Nên nhớ dạng ma trận này

được giải quyết để kiểm tra các số bằng tổng hiện của tất cả các số thông tin Mã mật độ thấp không tối ưu trong dự đoán khả năng giải mã lỗi nhỏ nhất của độ dài khối, và nó có thể thực hiện tốc độ cao nhất mà chúng được sử dụng dưới mức

này

2.2.6 Mã phòng vệ lỗi FEC ( Forward Error Correction )

1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10) Phụ thuộc vào ứng dụng, khối mã

MÃ LDPC Block BCH chưa mã hóa

Chèn bit sẽ được gắn vào mã phòng vệ lỗi FEC cho các điều chế 8PSK,

interleaver) Dữ liệu được ghi nối tiếp vào trong cột và đọc nối tiếp ra dòng

kênh fading Nó được thể hiện bởi tính đa dạng để làm nhỏ nhất các bít riêng

đem lại khả năng tăng tính đa dạng của điều chế đã mã hóa ở việc giảm khoảng

TCM

2.2.8 Khối ánh xạ - M apping Block

8PSK

song

Trọng số cao nhất của FECFRAME được ánh xạ vào trọng số cao nhất

chế được lựa chọn

Q

I 000

001 010

011

100

101 110

111

MSB LSB

2.2.9 Khối lọc và điều chế cầu phương băng cơ sơ ( Base Band Filtering and Quadrature Modultion Block)

-Khối lọc và điều chế cầu phương băng cơ sở dùng để định dạng phổ và để tạo ra tín hiệu cao tần

Lọc tín hiệu được biểu diễn theo công thức dưới đây:

Điều chế cầu phương sẽ được sử dụng bằng cách cộng các mẫu pha và cầu

điều chế đầu ra

Mode Hiệu suất phổ Es/No (dB) lý thuyết

Cho độ dài FECFRAME = 64 800 QPSK 1/4 0.490243 -2.35

QPSK 1/3 0.656448 -1.24 QPSK 2/5 0.789412 -0.30 QPSK 1/2 0.988858 1.00 QPSK 3/5 1.188304 2.23 QPSK 2/3 1.322253 3.10 QPSK 3/4 1.487473 4.03 QPSK 5/6 1 654663 5 18 QPSK 8/9 1.766451 6.20 QPSK 9/10 1.788612 6.42 8PSK 3/5 1.77991 5.50 8PSK 2/3 1.980636 6.62 8PSK 3/4 2.228124 7.91 8PSK 5/6 2.478562 9.35 8PSK 8/9 2.646012 10.69 8PSK 9/10 2.679207 10.98 16APSK 2/3 2.637201 8.97 16APSK 3/4 2.966728 10.21

16APSK 4/5 3.165623 11.03 16APSK 5/6 3.300184 11.61 16APSK 8/9 3.523143 12.89 16APSK 9/10 3.567342 13.13 32APSK 3/4 3.703295 12.73 32APSK 4/5 3.951571 13.64 32APSK 5/6 4.119540 14.28 32APSK 8/9 4.397854 15.69

32 APSK 9/10 4.453027 16.05 Lưu ý: hiệu suất phổ hệ thống ƞ là tỉ số giữa bit thông tin và mật độ phổ năng lượng công suất nhiễu đơn biên: E R b R /N R 0 R =E R s R /N R 0 R -10log R 10 R (ƞ)

P

(kênh nhiễu trắng)

2.2.10 Hệ số Roll -off

Đồ thị bên dưới biểu diễn đáp tuyến biên độ thay đổi giữa giá trị 0 và 1, và hiệu

gian tăng giảm giống nhau Điều đó thể hiện rằng giới hạn băng thông của bộ lọc

có thể được giảm, mà còn giới hạn đáp tuyến xung

Khi α tiến tới 0 khu vực , roll-off thu hẹp độ gợn sóng do đó, :

lim

Khi α = 1, phổ là hàm cos, được đơn giản hóa bằng:

2.3 DVB S và DVB S2 - -

lại các ứng dụng phát quảng bá bao gồm truyền hình phân giải tiêu chuẩn SDTV

và phân giải cao HDTV, các dịch vụ tương tác bao gồm truy nhập internet, và

-Một số đặc điểm mới được đưa vào, khả năng mã hóa ưu việt sử dụng mã

truyền dẫn thay đổi tự động

Ngoài ra còn có các đặc điểm khác bao gồm khả năng điều chế 32APSK,

-2.3.1 Hệ thống mã phòng vệ lỗi FEC

Như đã đề cập ở trên, tiêu chuẩn DVB-S2 khởi nguồn từ mã phòng vệ lỗi

Với việc kết hợp hai loại mã : mã trong LDPC và mã ngoài BCH tiêu

2.3.2 Điều chế chòm sao

8PSK, 16APSK and 32APSK

2.3.3 Bảng so sánh DVB -S và DVB- S2

16APSK, 32 ÁPSK

FEC Mã cuộn, mã hóa Reed Solomon và

giải điều chế Viterbi Mã LDPC, Mã hóa BCH

Đặc điểm mới, đặc tính

2.3.4 Hiệu quả phổ giữa DVB S DVB S2 - và -

cấp thêm hệ số roll-off băng cơ sở các giá trị 0.20, 0.25, và 0.35 so với 0.35 của

2.3.5 Điều chế QPSK và 8PSK với tốc độ FEC thay đổi

-9

P

là tích kiệm băng thông lên đến 6.9%

Hình 2.16: So sánh khả năng hoạt động của DVB S và DVB S2- -

Bảng 2.17 là một ví dụ so sánh các dịch vụ phát sóng qua phát đáp vệ tinh

-lượng kênh trên một phát đáp là 21 đến 26 kênh SDTV, điều này giảm giá thành thuê một kênh vệ tinh