đồ án tìm hiểu về công nghệ phát thanh số hiện tại

MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DSB - Digital Sound Broadcasting : Phát thanh số (nói chung) DRM - Digital Radio Mondiale : Phát thanh số cho băng tần nhỏ hơn 30MHz, phát thanh số trên sóng trung và sóng ngắn. E147 - Eureka 147: Phát thanh số theo tiêu chuẩn châu Âu. E147 bắt đầu được triển khai với mục đích ban đầu là thay thế cho phát thanh trên FM. Bắt nguồn từ châu Âu, hiện nay.Eureka 147 đang được phát triển tại nhiều nước trên thế giới từ giữa những năm 90, có thể mang các dịch vụ đa phương tiện với tốc độ đến 1,5Mbit/s trên băng III – VHF hay băng L. Từ 2004 tại Hàn quốc. DMB - Digital Multimedia Broadcasting là sự phát triển tiếp tục của DAB với các dịch vụ đa phương tiện. HD Radio - High Definition Radio: HD Radio được đưa ra thị trường Mỹ từ 2003, dựa trên kỹ thuật IBOC ( trong một dải và trên một kênh – In Band On Channel) lúc đầu được thiết kế để dùng cho VHF băng II kết hợp với hệ thống FM analog. ISDB – T viết tắt của Intergrated Services Digital Broadcast – Terrestrial: Là tiêu chuẩn phát thanh số ở Nhật bản – tiêu chuẩn cũng được thiết kế để dùng cho cả chương trình âm thanh và truyền 1 hình. OFDM là một trong số những hệ thống điều chế nhiều sóng mang sử dụng hàng trăm hoặc hàng ngàn sóng mang , trong đó hàng trăm hàng chục ngàn bít dữ liệu được phân bổ cho từng OFDM. CIF ( Common Interleaved Frame). CIF là một khối chính của tín hiệu COFDM. 1 CIF được truyền đi theo chu kỳ 24ms và chứa 55296 bit. Đơn vị có địa chỉ nhỏ nhất ở trong CIF là CU có dung lượng 64 bit. FM – Frequency Modulation: phát thanh điều tần . AM – Amplitude Modulation : phát thanh điều biên . POTS :Plain Old Telephone Service. 3G hệ thống công nghệ số thế hệ thứ ba dựa trên hệ thống . UMTS ( Universal Mobile Telecommunications System . LCD : màn hình tinh thể lỏng. WAP ( Wireless Applications Protocol): giao thức ứng dụng không dây. PAD ( Programm Associated Data) : thông tin kèm theo chương trình. X- PAD( eXtended-Programm Associated Data) :dịch vụ dữ liệu. DVB-T ( Digital Video Broadcasting – Terrestial ): truyền hình số mặt đấ. DVB-H ( Digital Video Broadcasting Handhelds) :truyền hình số cho thiết bị cầm tay. DQPSK: điều chế số. National Radio Systems Committee- (NRSC) Uỷ ban hệ thống radio quốc gia của Mỹ . Các kỹ thuật nén MPEG AAC , SBR, MPEG 4 CELP, HVXC Ensemble : tín hiệu tổng hợp. ETI NI ( Ensemble Transport Interface Network Independent ) – giao diện mạng ghép kênh không phụ thuộc vào mạng. ETI NA( Ensemble Transport Interface Network Adaption Layer)- giao diện mạng ghép kênh tương thích với tầng mạng. 2 CRC ( cyclic redundancy checks): phương pháp sửa lỗi . FEC ( Forward Error Correction):sửa lỗi trước – UEP ( unequal error protection) : kỹ thuật bảo vệ không đồng mức. LỜI MỞ ĐẦU Có thể nói chúng ta đang sống trong thời kỳ phát triển rực rỡ nhất của công nghệ thông tin nói chung và phát thanh nói riêng, cho đến nay mặc dù có nhiều loại hình thông tin tuyên truyền phát triển nhưng người ta vẫn phải thừa nhận rằng phát thanh là một trong các loại hình thông tin tuyên truyền phổ biến nhất, cần thiết nhất và đạt hiệu quả cao nhất. Nhìn lại một chặng đường dài tồn tại và phát triển của kỹ thuật, công nghệ phát thanh kể từ những ngày đầu sơ khai chỉ phát đi được các bản tin đơn giản với mục đích thông tin là chính, nên chất lượng âm thanh rất thấp cho đến nay chúng ta dễ dàng được thưởng thức những bữa tiệc âm nhạc ngay tại nhà mình với chất lượng âm thanh trung thực như chúng ta đang nghe trực tiếp dàn nhạc biểu diễn trong nhà hát thông qua thiết bị thu (máy thu). Để có được thành quả như ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghệ điện tử, công nghệ vật liệu… .thì công nghệ kỹ thuật số đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Sau một thời gian nghiên cứu tài liệu và tìm hiểu về công nghệ phát thanh số, đây là một lĩnh vực còn mới đối với nước ta ( theo thông tin em được biết thì đến năm 2020, 3 Việt Nam mới chuyển sang công nghệ phát thanh số) nên tài liệu về lĩnh vực này không có nhiều, khả năng ngoại ngữ của bản thân còn hạn chế. Kính mong thầy, cô giáo hết sức giúp đỡ, chỉ dạy em, em xin trân trọng cảm ơn!. 4 PHẦN THỨ NHẤT TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHÁT THANH SỐ I. GIỚI THIỆU CHUNG Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ phát thanh nói chung và phát thanh số nói riêng trong thời gian vừa qua, đã làm cho phát thanh không chỉ gắn với một thiết bị đơn lẻ hay chỉ còn truyền qua sóng điện từ, qua hệ thống truyền dẫn, phát sóng. Chúng ta đã thấy điện thoại di động đời mới có kèm theo máy thu FM, CAMERA, thiết bị trợ giúp cá nhân PDA. Theo điều tra của hãng sản xuất điện thoại nhất của Phần Lan đối với model điện thoại đầu tiên có kèm theo chức năng thu FM, thì chức năng nghe FM là chức năng được yêu thích thứ hai và có đến 80% người dùng nghe FM ít nhất một tuần một lần. trong thời gian tới, thính giả xẽ nghe phát thanh ở ngoài nhà sẽ sử dụng điện thoại di động để nghe nhiều hơn là những người sử dụng máy thu thanh. Do vậy chúng ta có thể thấy rằng khó có thể có một thiết bị di động nào có khả năng cung cấp tất cả các dịch vụ khác nhau mà chỉ dựa trên một công nghệ duy nhất. Đối với liên lạc dạng điểm với điểm mạng điện thoại di động là sự lựa chọn tốt hơn. Nhưng đối với dạng truyền từ một điểm tới nhiều điểm thì phát thanh vẫn là giải pháp hữu hiệu nhất. Các nhà cung cấp dịch vụ của phát thanh có thể dựa trên những ưu điểm của phát thanh số là có thể truyền các dữ liệu lớn mà không cần thu thêm phí tải dữ liệu.nó cũng dễ dàng tích hợp với công nghệ viễn thông để đưa ra các dịch vụ tương tác. Phát thanh số là một trong những ứng dụng rộng rãi của mã hóa âm thanh theo nhận thức. Trong khi các chuẩn MPEG 1,2 LAYER3 được ứng dụng trong các hệ thống phát thanh số theo tiêu chuẩn châu âu EUREKA 147 và WORLD SPACY, thì chuẩn mới MPEG AAC sẽ được sử dụng trong các hệ thống IBOC của Mỹ và AAC cũng là một trong các ứng cử viên cho các hệ thống phát thanh mới trong dải tần dưới 30 MHz. Trong tương lai , mã hóa âm thanh vẫn sẽ là một trong những phần mềm trọng yếu của công nghệ phát thanh số. Phát thanh số cung cấp các dịch vụ đa dạng hơn phát thanh truyền thống , ngoài các chương trình phát thanh là văn bản, dữ liệu thậm chí là tín hiệu video. Chất lượng chương trình với âm thanh số đáp ứng yêu cầu của cả các thính giả đã quen với chất lượng âm thanh CD cũng như yêu cầu của các thính giả trẻ . để thu được chương trình phát thanh số, máy thu thanh không 5 chỉ còn mỗi loa cung cấp thông tin mà đã trở thành một kho thông tin đa phương tiện với nhiều chức năng trong đó có màn hình LCD hiển thị các thông tin như tên bài hát, ca sĩ thể hiện, thông tin về giao thông, thời tiết…Một hệ thống phát thanh thông thường vẫn là một quá trình cung cấp thông tin một chiều và không có thông tin phản hồi lại. Dù với rất nhiều sức mạnh của mình, phát thanh số vẫn là phương tiện truyền thông một chiều. Hiện nay phát thanh số đang thử nghiệm khả năng kết hợp với một số công nghệ viễn thông khác như 3G hay GPRS,để tạo ra một kênh phản hồi. Việc kết hợp này đưa ra nhiều khả năng phục vụ mới ngoài các chương trình phát thanh. Hiện nay trên thế giới tồn tại những xu hướng khác nhau trong công nghệ phát thanh số. nhưng ở đây chỉ nêu ra một số chuẩn có thể áp dụng cho Việt Nam. II. PHÁT THANH SỐ THEO TIÊU CHUẨN CÁC NƯỚC CHÂU ÂU Do các nước châu âu khởi xướng, họ đã nghiên cứu hoàn thiện thành tiêu chuẩn và đã được một số tổ chức quốc tế công nhận là tiêu chẩn quốc tế và được gọi là tiêu chuẩn E147. 1. Dịch vụ phát thanh số 1.1. Nguyên tắc Với phát thanh số, hệ thống truyền dẫn và phát sóng phát thanh có nhiều thay đổi mang tính cách mạng. - Nhà cung cấp dịch vụ, ví dụ một đài phát thanh bất kỳ nào, sẽ đưa ra dịch vụ của họ kèm theo tất cả các dữ liệu cần thiết. Thông thường dịch vụ đó là một chương trình âm thanh đã được mã hoá, dữ liệu kèm theo chương trình, thông tin về dịch vụ được dùng để mô tả dịch vụ này trong bộ ghép kênh. Ngoài ra, họ cũng có thể cung cấp những dịch vụ dữ liệu khác có thể liên quan tới chương trình, nhưng cũng có thể nằm ngoài chương trình. - Nhà cung cấp dịch vụ ghép kênh : đây là một thành phần mới trong dây chuyền phát thanh số với phát thanh truyền thống. Do một máy phát có thể phát đi nhiều chương trình khác nhau, các dịch vụ riêng biệt với các thông tin dịch vụ tương ứng 6 sẽ được nhà cung cấp dịch vụ ghép kênh tổng hợp lại tạo thành tín hiệu tổng hợp (ensemble ) để đưa tín hiệu đến các đài phát. - Nhà phát sóng phát thanh số : điều hành hoạt động các máy phát phát thanh số. Ở đây nhận tín hiệu tổng hợp, thực hiện việc điều chế theo cách điều chế số COFDM và truyền đi. Người nghe sẽ thu lại tín hiệu số này và chọn lựa một trong bất kỳ dịch vụ nào của tín hiệu tổng hợp này. 1. 2. Mạng phát thanh số Mạng phát thanh số được chia thành ba khối chính : dịch vụ chương trình hay dịch vụ chương trình thành phần ; dịch vụ ghép kênh hay dịch vụ tổng hợp tín hiệu; mạng phát sóng. Hình1: Mạng phát thanh số a./ Nhà cung cấp dịch vụ Nhà cung cấp dịch vụ có thể là nhà cung cấp dịch vụ âm thanh hay là nhà cung cấp dịch vụ dữ liệu hoặc là cung cấp cả dịch vụ âm thanh và dữ liệu. 7 Nhà cung cấp dịch vụ âm thanh Chương trình âm thanh được lấy ra từ đầu ra của phòng thu hay tổng khống chế có thể dưới bất kỳ chuẩn nào dạng analog hay dạng số và sau đó được mã hoá tại bộ mã phát thanh số Musicam để tạo ra phần tiêu đề ISO và chèn dữ liệu gắn với chương trình vào các khung của dòng dữ liệu MPEG. Ngoài chương trình âm thanh, nhà cung cấp dịch vụ còn có thể tạo ra dữ liệu gắn với chương trình để tăng thêm tính hấp dẫn cho các chương trình phát thanh. Dòng dữ liệu gắn với chương trình – PAD có hai lợi điểm chính sau : dung lượng của PAD hoàn toàn do nhà cung cấp dịch vụ kiểm soát, còn đối với nhà cung cấp dịch vụ ghép kênh PAD là một phần của dòng dữ liệu âm thanh và không thể tách rời ra được. PAD chỉ như một đường ống dẫn dữ liệu, nhưng để dữ liệu này có thể được giải mã ở máy thu phải có các giao thức chuẩn trong việc xử lý các file. PAD có thể là những dạng sau: - Nhãn động - Kiểm soát dải động - Video kèm theo âm thanh ( đòi hỏi phải có X-PAD) Tốc độ PAD cố định thường không cao – 0,667 kbit/s với tần số lấy mẫu 48kHz (24ms frame). Vì vậy người ta sẽ dùng PAD mở rộng – X-PAD cho những ứng dụng có nhiều dữ liệu hơn. Tất nhiên lúc đó ta phải chú ý rằng, khi tăng dòng dữ liệu với X-PAD, có thể phải giảm phần dữ liệu giành cho âm thanh và điều đó có thể sẽ làm giảm chất lượng âm thanh. PAD được thêm vào khung Musicam trong bộ mã hoá Musicam, thường bộ này được lắp đặt tại phía người sản xuất chương trình – phía phòng thu hay tổng khống chế. Nhà cung cấp dịch vụ dữ liệu Nhà cung cấp dịch vụ dữ liệu có thể tạo ra dữ liệu có liên quan tới dịch vụ âm thanh hoặc hoàn toàn không dính dáng tới dịch vụ âm thanh. Tổng số dung lượng dữ liệu cho phép hiện nay có thể từ 10% đến 20% (10% cho các dữ liệu có liên quan tới chương trình và 10% không liên quan). 8 Một số dữ liệu thông dụng hiện nay phát theo chương trình phát thanh là : - Thông tin kinh tế - cổ phiếu - Kết quả thể thao - Báo giờ Thông tin về dịch vụ chương trình SI ( Service Information ) Nhà cung cấp dịch vụ có thể thêm các thông tin bổ sung về dịch vụ của mình- cả dịch vụ dữ liệu và âm thanh, qua thông tin về dịch vụ chương trình. Thông tin này sau đó sẽ được truyền và sử dụng làm tín hiệu hướng dẫn cho nhà cung cấp dịch vụ ghép kênh. Những thông tin về dịch vụ chương trình SI có thể là : - Thông tin xác định dịch vụ. - Loại chương trình. - Tần số liên quan tới các dịch vụ FM, MF và phát thanh số. - Thông tin thông báo( liên quan tới các kênh thông báo trong bộ ghép kênh) b. / Nhà cung cấp dịch vụ ghép kênh Nhà cung cấp dịch vụ ghép kênh quản lý dung lượng của ít nhất một bộ ghép kênh phát số. Một bộ ghép kênh có thể có tới 64 kênh phụ, trong đó mỗi kênh dùng cho một dịch vụ hay một thành phần dịch vụ. Những chức năng chính của nhà cung cấp dịch vụ ghép kênh là : - Nhận từ nhà cung cấp dịch vụ thông tin của kênh phụ và các dữ liệu điều khiển kèm theo, từ những dữ liệu tạo ra dữ liệu theo chuẩn thích ứng để tạo nên giao diện truyền dẫn tổng hợp ETI- Ensemble Transport Interface. - Tạo kênh thông tin nhanh - FIC (Fast Information Channel ). FIC là kênh thông tin đi trước cho phép máy thu nhận biết thông tin thiết lập của bộ ghép kênh. - Nhận từ nhà cung cấp dịch vụ các dữ liệu kèm theo dịch vụ và tạo lại thông tin này để đưa vào FIC. - Thêm các dữ liệu kèm theo tín hiệu tổng hợp vào FIC , chẳng hạn như tên bộ ghép kênh. 9 - Quản lý các cấu hình và dòng dữ liệu cho từng dịch vụ - Quản lý cước để tính toán với các nhà cung cấp dịch vụ c. /Nhà cung cấp dịch vụ phát sóng Nhà cung cấp dịch vụ phát sóng chịu trách nhiệm tạo ra tín hiệu COFDM và truyền tín hiệu này hoặc là từ một máy phát hay một mạng máy phát một tần số. Nhà cung cấp dịch vụ phát sóng chỉ bổ sung thêm thông tin xác thực máy phát-TII ( Transmitter Identification Information ) vào tín hiệu tổng hợp. Đây là một loạt các sóng mang đuợc truyền trong symbol 0- gán cho mỗi máy phát một thông tin xác thực đặc trưng để dùng cho các vùng . Thông tin điều khiển sẽ là dòng thông tin hai chiều giữa 3 nhà cung cấp dịch vụ. Trong đó, dòng thông tin quan trọng nhất là thông tin giữa nhà cung cấp dịch vụ phát thanh và nhà cung cấp dịch vụ ghép kênh Thông tin (SI) và cấu hình bộ ghép kênh. Hoạt động của hệ thống càng phức tạp thì việc điều khiển, quản lý bộ ghép kênh càng phức tạp hơn. Chẳng hạn như có thể cần sử dụng cơ chế thiết lập cấu hình động cho bộ ghép kênh. Trong trường hợp này cần dòng tín hiệu điều khiển hai chiều giữa nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp dịch vụ ghép kênh. 10 [...]... DRM được thiết kế để thay thế phát thanh AM analog hiện nay Ngoài ra hệ thống còn được thiết kế sao cho các dịch vụ phát thanh số cũng tồn tại với các dịch vụ phát thanh analog trong khoảng thời gian chuyển đổi Như vậy quá trình chuyển sang công nghệ số sẽ được tiến hành theo nhiều pha và diễn ra một cách từ từ, không có sự đột biến Khác với một số công nghệ phát thanh số khác, hệ thống DRM được thiết... đài phát thanh lớn trên thế giới như BBC, VOA, DW đó đưa dịch vụ phát thanh số DRM trên dải sóng ngắn vào hoạt động chính thức Chất lượng thu tốt, vượt trội so với phát thanh analog Năm 2004 ở Trung Quốc người ta cũng thử nghiệm phỏt thanh số DRM trên dải sóng trung, cải tiến máy phát DX cho phát DRM Cũng trong năm 2004 tại Hồng kông cũng đó tiến hành phát thử nghiệm đánh giá chất lượng của phát thanh. .. trình) - Lắp đặt thêm máy phát DRM công suất nhỏ cùng tấn số với máy phát analog hiện cú, phát chung hệ thống anten với máy phát analog Sự lựa chọn này kinh tế hơn phương án 1 trong trường hợp máy phát analog hiện có phải cải tiến rất nhiều để phát DRM - Để phát đồng thời tín hiệu digital và analog mà không có sự can nhiễu và đảm bảo chất lượng âm thanh ta sử dụng thêm phổ tần số của kênh lân cận, 33... trên băng sóng trung Ngày 10/5/2004 tại Bangkok đó chính thức phát thử nghiệm phát thanh số trên băng tần sóng trung Dự án phát thử nghiệm do Đài phát thanh quốc gia Thái Lan-NBT kết hợp với Hiệp hội phát thanh truyền hình châu Á Thái Bình Dương-ABU, tổ chức DRM, hãng VT Merlin (Anh), hãng Harris (Mỹ) và Đài phát thanh đối ngoại Đức (DW) thực hiện Từ 27 đến 29.4 2005, tại Wellington, New Zealand đó tiến... trình về giao thông • Một vấn đề khác là băng tần số: Với công nghệ này, phát thanh sẽ sử dụng vùng tần số mà truyền hình analog sử dụng Tuy nhiên, hiện nay truyền hình số, truyền hình qua vệ tinh và truyền hình cáp đang phát triển rất mạnh, các băng tần này sẽ dần được giải phóng cho phát thanh sử dụng • Phải đầu tư máy phát và ăng ten mới Có thể sử dụng lại cơ sở hạ tầng như hệ thống cột anten III.PHÁT... hơn, tất nhiên phải phát cùng một nội dung Trong nhóm dữ liệu SDC có chứa danh sách các tần số cùng phát một nội dung chương trình Khi tín hiệu thu băng thông 9 kHz cho phát thanh analog digital được không tốt, theo danh sách đó máy thu tự động chọn tần số có chất lượng sóng cao hơn Chức năng này không chỉ bó hẹp trong phạm vi phát thanh số Hiện nay phát thanh FM ở nhiều nước có phát dịch vụ RDS, trong... III.PHÁT THANHSỐ THEO TIÊU CHUẨN IBOC – HD RADIO và DRM Các tiêu chuẩn này không sử dụng các băng thông mới, sử dụng lại băng thông của phát thanh analog và tận dụng tối đa khả năng tái sử dụng các cơ sở hạ tầng hiện có Giai đoạn chuyển tiếp sẽ diễn ra từ từ, phát số song song với phát analog A.Tiêu chuẩn IBOC-HD Radio: 26 Mỹ chủ chương sử dụng băng tần số sóng AM MW và FM đã có sẵn để phát số Công nghệ. .. của một đài phát tới Nếu công tác thiết kế mạng được tiến hành cẩn thận, có thể thiết lập mạng một tần số trên phạm vi phủ sóng quốc gia Ưu việt của mạng một tấn số là tiết kiệm được phổ tần số "Nhược điểm" là khá phức tạp trong phần thiết kế Mạng sử dụng nhiều tần số- MFN Khác với phát thanh AM analog, phát thanh AM số cho phép trong khi thu chương trình, máy thu có thể chuyển về thu tần số khác có... máy phát của Thales Cuối tháng 7.2005, tại Đồng Hới Việt nam cũng đó tiến hành thử nghiệm DRM trên cơ sở cải tiến máy phát 200kW của Harris Những ưu điểm của DRM: + Chất lượng chương trình được nâng cao Khắc phục được hiện tượng nhiễu do phản xạ nhiều tia + Không yêu cầu băng tần mới cho phát thanh số + Có khả năng sử dụng lại được máy phát , anten Chỉ cần đầu tư và cải tiến chuyển sang phát thanh số. .. trên nhiều tần số, hoặc tần số phát có thể thay đổi theo giờ trong ngày Trong trường hợp này máy thu sẽ tự động chuyển về tần số thích hợp theo danh sách các tần số mà máy thu thu được 6 Thử nghiệm phát thanh số trên băng sóng trung (Kết quả phỏt thử nghiệm cụng nghệ DRM - tiêu chuẩn ETSI TS 101 980 V1.1.1 (2001-9) trên băng tần sóng trung, sử dụng máy phát sóng DX 35 10kW analog ) Tháng 6 năm 2003 . NHẤT TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHÁT THANH SỐ I. GIỚI THIỆU CHUNG Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ phát thanh nói chung và phát thanh số nói riêng trong thời gian vừa qua, đã làm cho phát thanh không. sự phát triển của công nghệ điện tử, công nghệ vật liệu… .thì công nghệ kỹ thuật số đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Sau một thời gian nghiên cứu tài liệu và tìm hiểu về công nghệ phát thanh. trình phát thanh. Hiện nay trên thế giới tồn tại những xu hướng khác nhau trong công nghệ phát thanh số. nhưng ở đây chỉ nêu ra một số chuẩn có thể áp dụng cho Việt Nam. II. PHÁT THANH SỐ THEO