nghiên cứu truyền hình số vệ tinh theo tiêu chuẩn dvb- s2 và thực trạng ứng dụng tại việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI ******** LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH THEO TIÊU CHUẨN DVB-S2 VÀ THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN : Phạm Đức Tuấn HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI ******** LUẬN VĂN THẠC SỸ TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH THEO TIÊU CHUẨN DVB-S2 VÀ THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN : Phạm Đức Tuấn Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS Nguyễn Thị Việt Hương HÀ N ỘI - 2012 MỤC LỤC Trang phụ bìa Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH 1.1. Truyền hình số 3 1.1.1. Khái niệm chung 3 l.1.2. Một số vấn đề trong biến đổi tín hiệu truyền hình 4 1.1.3. Quá trình chuyển đổi công nghệ tương tự - số 6 1.1.4. Đặc điểm của truyền hình số 6 1.2. Thông tin vệ tinh 8 1.2.1. Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh 8 1.2.2. Đặc điểm của thông tin vệ tinh 9 1.2.3. Hệ thống thông tin địa tĩnh 11 1.2.4. Trạm mặt đất 13 1.3. Truyền hình số qua vệ tinh 14 1.3.1. Khái quát hệ thống truyền hình số qua vệ tinh. 14 1 .3.2. Các tiêu chuẩn trong truyền hình vệ tinh 18 1 4. Kết luận chương 1 22 Chương 2 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CỦA TIÊU CHUẨN DVB-S2 2.1. Kiến trúc hệ thống 23 2.1.1. Mode thích nghi kiểu truyền dẫn 24 2.1.2. Thích nghi luồng truyền tải 30 2.1.3. Mã hoá sửa lỗi trước FEC 31 2.1.4. Ánh xạ bit vào các giản đồ chòm sao 38 2.1.5. Điều chế tín hiệu 41 2.1.6. Khung lớp vật lý (PL) 42 2.1.7. Hình dạng băng cơ sở và điều chế vị trí góc vuông………………… 48 2.2. Một số đặc điểm nổi bật của tiêu chuẩn DVB-S2 48 2.2.1. Mã hóa LDPC/BCH 48 2.2.2. Hệ số roll - off (α) 49 2.2.3. Lựa chọn điều chế 49 2.2.4. Các giải pháp kết hợp 50 2.2.5. Các khung vật lý PL 50 2.2.6. Mã hóa điều chế không đổi 50 2.2.7. Mã hóa điều chế thay đổi 51 2.2.8. Mã hóa và điều chế thích nghi ACM 51 2.2.9. Mode tương thích ngược (BC mode) 51 2.3. So sánh một số thông số kỹ thuật của DVB-S2 với DVB-S 52 2.4. Kết luận chương 2 55 Chương 3 MỘT SỐ DỊCH VỤ CỦA TIÊU CHUẨN DVB-S2 VÀ THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM 3.1. Một số dịch vụ của tiêu chuẩn DVB-S2 57 3.l.l. Các ứng dụng quảng bá 57 3.1.2. Các ứng dụng tương tác 58 3.1.3. Các dịch vụ góp tin. 62 3.2. Thực trạng sử dụng DVB - S2 tại Việt Nam. 64 3.3. Một số đề xuất với truyền hình số vệ tinh ở Việt Nam 67 3.4. Kết luận chương 3 68 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 8PSK 8-ary Phase Shift Keying Khóa dịch pha 8 mức 16APSK 16-ary Amplitude Phase Shift Keying Khóa dịch biên độ và pha 16 mức 32APSK 32-ary Amplitude Phase Shift Keying Khóa dịch biên độ và pha 32 mức ACI Adjacent Chanel Interference Nhiễu kênh cận kênh AGC Automatic Gam control Tự động điều chỉnh độ khuếch đại ACM Adaptive Coding and Modulation Mã hóa và điều chế thích nghi ASI Adjacent Satellite lnterference Nhiễu do vệ tinh cận kênh AVC Advanced Vi deo Coding Mã hóa vi deo tiến tiên AWGN Additive white Gaussian noise Tạp âm Gaussian tính cộng trắng BC Backwards Compatible Tương thích ngược BER Bit Enor Ratio Tỷ lệ lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha hai mức BCH Bode-Chaudhuri Hocquenghem Mã khối nhị phân sửa lỗi CNR Canier to Noise Ratio Tỷ số sóng mang trên tạp âm CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit không đổi CCM Constant Coding and Modulation Mã hóa và điều chế không đổi CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm tra chẵn lẻ vòng DFL Data Field Length Độ dài trường dữ liệu DTH Direct To Home Dịch vụ truyền hình vệ tinh tận nhà DVB Digital Video Broadcasting Tổ chức dự án phát thanh truyền hình số châu Âu DNP Deleted Null Packets Xóa các gói rỗng EIRP Effective Isotropic Radiated Power Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương FEC Foward Error Correcection Mã sửa lỗi trước HDTV High Definition Television Truyền hình độ phân giải cao HP High Priorty Dòng dữ liệu độ ưu tiên cao HPA High Power Amplifier Bộ khuếch đại công suất cao IF Intermediate Frequency Tần số trung tần ISI Intersybol Interference Nhiễu xuyên ký tự LDPC Low Density Parity Check Mã kiểm tra chẵn lẻ thấp LNA Low Noise Amflifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp LNB Low Noise Block Bộ đổi tần, khuếch đại tạp âm thấp LP Low priority Dòng dữ liệu độ ưu tiên thấp MCPC Multi Chanel Pa Carrier Nhiều kênh trên một sóng mang MPE Multi-protocol Encapsulation Đóng gói đa thủ tục MUX Multiplexer Ghép kênh NP Null Packets Các gói trống NA Not Applicable Không ứng dụng PL Physical Layer Lớp vật lý PLS Physical Layer Signalling Báo hiệu lớp vật lý PSK Phase Shift Keying Khóa dịch pha QoS Quality òf Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điêu chế pha vuông góc RF Radio Frequency Tần số radio (cao tần) RS Reed - Solomon error correction code Mã sửa sai Reed - Solomon SCPC Single-channel-per- Carrier Đơn kênh trên một sóng mang SDTV Standard Definition Televition Truyền hình phân giải tiêu chuẩn SOF Start Of Frame Bắt đầu khung SSPA Song State Power Amplifier Bộ khuếch đại công suất bán dẫn SYNC Synchronization Đồng bộ TS Transport Stream Dòng truyền tải Tx Transmitter Máy phát tín hiệu TWTA Traveling Wave Tube Amplifier Bộ khuếch đại dùng đèn sóng chạy ULPC Uplink Power Control Điều khiển công suất phát lên UP User Packet Gói người dùng UPL User Packet Length Độ dài gói người dùng PAL Phase Altemate by Line Đảo pha theo dòng SECAM Sequential color with Màu tuần tự có nhớ NTSC National Television System Committee Ủy ban hệ thống truyền hình quốc gia CCIR Consultative Conmittee on InternationnalRadiocommunications Ủy ban tư vấn quốc tế về vô tuyến điện ITU Internationnal Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều biên cầu phương UHF Ultra High Frequency Tần số siêu cao VHF Very High Frequency Tần số rất cao MPEG Motion Pictures Expert Group Nhóm chuyên gia về hình ảnh động MPEG-2 Motion Pictures Expert Group Nhóm chuyên gia về hình ảnh động-2 DVB-T DVB-Terrestrial DVB phát mặt đất DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Giao diện hệ thống 25 Bảng 2.2. Bảng trường MATYPE-1 29 Bảng 2.3. Bbheader cho dịch vụ quảng bá đơn luồng truyền tải 30 Bảng 2.4. Thông số mã hóa (cho khung FEC thường) 32 Bảng 2.5. Thông số mã hóa (khung ngắn) 32 Bảng 2.6. Đa thức sinh BCH (khung thường) 33 Bảng 2.7. Đa thức sinh BCH (khung ngắn) 34 Bảng 2.8. Các giá trị q với khung thường 36 Bảng 2.9. Các giá trị của q với khung ngắn 36 Bảng 2.10. Cấu trúc khối chèn bit 38 Bảng 2.11. Tỷ lệ bán kính γ tối ưu (kênh tuyến tính) cho 16APSK. 40 Bảng 2.12. Tỷ lệ bán kính γ 1 và γ 2 tối ưu (kênh tuyến tính) cho 32APSK 41 Bảng 2.13. S = số khe (M = 90 biểu tượng) mỗi XFECFRAME 44 Bảng 2.14. Khối biểu đồ khả dĩ cho xáo trộn tạo chuỗi PL với n = 0 47 Bảng 2.15. So sánh DVB-S2 với DVB-S 54 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống truyền hình số 3 Hình 1.2. Các quỹ đạo của vệ tinh 9 Hình 1.3. Hệ thống thông tin vệ tinh 11 Hình 1.7. Sơ đồ khối chức năng của hệ thống DVB – DSNG (301 210) 21 Hình 2.1: Sơ đồ khối chức năng của hệ thống DVB-S2 24 Hình 2.2. Sự bổ sung mã hóa CRC8 27 Hình 2.3. Định dạng luồng ở lối ra bộ chuyển đổi 27 Hình 2.4. Định dạng khung BBFRAME ở lối ra khối chuyển đổi 30 Hình 2.5. Quá trình mã hóa của PRBS 31 Hình 2.7. Phối hợp chèn bit cho 8PSK và các khung FEC thường 37 Hình 2.8. Phối hợp chèn bit với 8PSK và khung FEC thường 37 Hình 2.9. Ánh xạ bit vào chòm sao QPSK 38 Hình 2.10. Ánh xạ bit vào chòm sao 8PSK 39 Hình 2.11. Giản đồ chòm sao tín hiệu 16APSK 39 Hình 2.12. Giản đồ chòm sao tín hiệu 32APSK 40 Hình 2.1 3 . Bốn kiểu điều chế trong DVB-S2 42 Hình 2.14. Định dạng của một “khung lớp vật lý” PLFRAME” 44 Hình 2.15. Xáo trộn PL 46 Hình 2.16. Cấu hình của khối xáo trộn mã PL cho n = 0 48 Hình 2. 1 7. Độ lợi công suất của DVB-S2 với DVB-S. 53 Hình 2 .1 9 . Hiệu suất băng thông theo C/N cửa kênh AWGN 54 Hình 3.1. DVB - S2 cho quảng bá TV & HDTV sử dụng ACM. 58 Hình 3.3. Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống với đơn luồng chung lối vào trong khối điều chế ACM DVB-S2 60 Hình 3.4. IP unicasting và ACM: đa dòng và bảo vệ đồng đều mỗi dòng 61 Hình 3.5. Vùng phủ sóng của băng tần Ku của vệ tinh VINASAT1 66 LỜI CẢM ƠN Trong lời đầu tiên của báo cáo luận văn tốt nghiệp “ Nghiên cứu truyền số vệ tinh theo tiêu chuẩn DVB-S2 và thực trạng ứng dụng tại việt nam ” này, tôi xin chân thành cảm ơn Cô giáo PGS.TS Nguyễn Thị Việt Hương là người đã trực tiếp hướng dẫn, nhận xét, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Sau đại học, Viện Đại học Mở Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn tới tất cả các Thầy Cô giáo và bạn bè đồng nghiệp đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi về mọi mặt trong quá trình thực hiện luận văn này. Do thời gian thực hiện có hạn, kiến thức chuyên môn còn nhiều hạn chế nên luận văn tôi thực hiện chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các Thầy giáo, Cô giáo và các bạn. [...]... v tinh là r t c n thi t Tuy nhiên công ngh s d ng tiêu chu n DVB -S2 m , do ó c n có s nghiên c u v Vi t Nam ang r t m i c tính, c u hình h th ng cũng như nh ng i m n i b t hơn c a tiêu chu n này so v i tiêu chu n thu c th h nh ng ng d ng c a DVB -S2 c u tiên cùng t ư c hi u qu kinh t và k thu t cao V i các m c tiêu như v y tác gi ã ch n tài Nghiên c u truy n hình s v tinh theo tiêu chu n DVB -S2 và. .. c u c u trúc h th ng, m t s chương 2 c i m n i b t c a tiêu chu n DVB -S2, so sánh m t s thông s k thu t c a DVB -S2 v i DVB-S Chương 3: Nghiên c u m t s d ch v c a tiêu chu n DVB -S2, th c tr ng s d ng DVB -S2 t i Vi t Nam và m t s xu t v i truy n hình s v tinh Vi t Nam 2 Chương 1 T NG QUAN V TRUY N HÌNH S V TINH Ngày nay vi c s d ng v tinh trong các h th ng thông tin ang ngày càng ư c quan tâm, là m... v i các bit khác 1 3.2.3 Tiêu chu n DVB -S2 Tiêu chu n DVB -S2 là th h truy n d n th hai cho phát qu ng bá v tinh ư c thi t k như là m t tiêu chu n ti p theo c a phát truy n hình s DVB-S qu ng bá, nó ư c phát tri n vào năm 2003 và phê chu n c a ETSI (EN 302 307) tháng 3 21 năm 2005 Nó d a trên các tiêu chu n DVB-S và DVB - DSNG, ư c s d ng b i các ơn v di ng g i âm thanh và hình nh t các a i m t xa trên... nghiên c u ph n tr ng tâm c a lu n văn là chu n truy n hình s v tinh theo tiêu chu n Châu âu th h th 2 (DVB -S2) ư c trình bày trong chương 2 22 Chương 2 M TS V N N I B T TRONG TIÊU CHU N DVB -S2 ây là chương tr ng tâm c a lu n văn, trình bày nh ng v n n i b t trong tiêu chu n truy n hình s qua v tinh th th th 2 Tiêu chu n này ã, ang và s ư c l a ch n nhi u d n kh c ph c và thay th nh ng h n ch c a tiêu. .. DVB-S tinh Hi n nay ngoài tinh b t phát truy n hình s v ài truy n hình Vi t Nam khai thác d ch v truy n hình s v n t n t ng gia ình thì u năm 2009 công ty truy n thông a phương ti n ã u khai thác d ch v này v i công ngh tiên ti n c a Châu Âu và s d ng tiêu chu n DVB -S2 phát và truy n d n tín hi u qua v tinh Vinasat 1 trên băng t n Ku Công ngh DVB -S2 ư c ra trên th gi i nói chung và i t năm 2003, nó ã và. .. hình châu nh m làm cơ s cho vi c nghiên c u các v n c a truy n hình s v tinh theo tiêu chu n Châu Âu DVB -S2 1.1 Truy n hình s 1.1.1 Khái ni m chung Truy n hình s là k thu t s d ng phương pháp s t o, lưu tr và truy n tín hi u c a chương trình truy n hình trên kênh thông tin, phương pháp truy n hình s ư c mô t theo hình 1.1.[3] Nguyên lý ho t ng c a h th ng truy n hình s : u vào ti p nh n tín hi u tương... h th 2 c a tiêu chu n truy n hình s qua v tinh ây là tiêu Chu n k t h p gi a ch c năng truy n qu ng b c a 23 DVB-S v i ng d ng chuyên nghi p c a DVB-DSGN thành m t tiêu chu n DVBS2 H th ng DVB -S2 ư c mô t b i sơ kh i ch c năng hình 2.1 dư i ây [9,10] Hình 2.1: Sơ kh i ch c năng c a h th ng DVB -S2 2.1.1 Mode thích nghi ki u truy n d n H th ng th c hi n ghép l i vào, ng b lu ng tín hi u vào, b (ch cho... hình s có nén, t ó n nay ài ã và ang phát tri n công ngh truy n hình k thu t s nói chung và truy n hình s v tinh nói riêng Ngoài nhi m v truy n d n t ài truy n hình trung ương n các t nh thành trong c nư c thì năm 2002 ài truy n hình Vi t Nam ã s d ng v tinh vào d ch v phát sóng truy n hình n t ng nhà v i d ch v DTH v i ưu i m có th s d ng anten thu kích thư c nh băng t n Ku và ng d ng tiêu chu n DVB-S... v tinh c a khu v c và th gi i Cùng v i s phát tri n c a xã h i thì trong nh ng năm t i nhu c u s d ng truy n hình có phân gi i cao là r t l n, ngoài nh ng d ch v gi i trí thì ngư i dùng còn có nh ng nhu c u s d ng các d ch v có băng thông l n như intemet qua v tinh là r t l n, tiêu chu n DVB -S2 là tiêu chu n h a h n s áp ng ư c nhu c u ngày càng tăng này Do v y ng d ng tiêu chu n DVB -S2 vào truy n hình. .. làm cơ s cho vi c l a ch n và M t xu t các v n c n gi i quy t trong lu n văn c i m quan tr ng c a truy n hình v tinh là thư ng ch s d ng các v tinh a tĩnh, do ó tài ch 1.2.1 Qu Qu i sâu nghiên c u v tinh o v tinh a tĩnh [2] a tĩnh o v tinh ư c các nhà thiên văn tính toán r t ph c t p và c th , có th phân lo i theo các cách khác nhau, như phân lo i theo tính ch t ho c Qu o v tinh a tĩnh có cao c i m thích . số thông số kỹ thuật của DVB -S2 với DVB-S. Chương 3: Nghiên cứu một số dịch vụ của tiêu chuẩn DVB -S2, thực trạng sử dụng DVB -S2 tại Việt Nam và một số đề xuất với truyền hình số vệ tinh ở Việt. các tiêu chuẩn nén của truyền hình số, các tiêu chuẩn của truyền hình châu nhằm làm cơ sở cho việc nghiên cứu các vấn đề của truyền hình số vệ tinh theo tiêu chuẩn Châu Âu DVB -S2. 1.1. Truyền. MỘT SỐ DỊCH VỤ CỦA TIÊU CHUẨN DVB -S2 VÀ THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM 3.1. Một số dịch vụ của tiêu chuẩn DVB -S2 57 3.l.l. Các ứng dụng quảng bá 57 3.1.2. Các ứng dụng tương tác 58 3.1.3.