Truyền hình di động với công nghệ DVB

B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TRƯ NG ð I H C BÁCH KHOA HÀ N I TR N M NH HÙNG LU N VĂN TH C SĨ KHOA H C NGÀNH: X LÝ THÔNG TIN VÀ TRUY N THÔNG X LÝ THÔNG TIN VÀ TRUY N THÔNG TRUY N HÌNH DI ð NG V I CÔNG NGH DVB-H TR N M NH HÙNG 2006-2008 Hà N i 2008 HÀ N I 2008 B N CAM ĐOAN Tôi Tr n M nh Hùng, h c viên cao h c l p XLTT&TT khóa 2006 - 2008 Th y giáo hư ng d n TS Hà Qu c Trung Tôi xin cam ñoan toàn b n i dung ñư c trình bày b n lu n văn k t qu tìm hi u nghiên c u c a riêng tôi, trình nghiên c u ñ tài “Truy n hình di ñ ng v i công ngh VDB-H” Các k t qu d li u ñư c nêu lu n văn hoàn toàn trung th c rõ ràng M i thông tin trích d n ñ u ñư c tuân theo lu t s h u trí tu , li t kê rõ ràng tài li u tham kh o Tôi xin ch u hoàn toàn trách nhi m v i nh ng n i dung ñư c vi t lu n văn Hà n i, ngày 22 tháng 11 năm 2008 H C VIÊN TR N M NH HÙNG -1- M cl c L i m ñ u M c l c M c l c hình M c l c b ng .10 T vi t t t 11 CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG V H TH NG DVB-H 13 1.1 T ng quan h th ng 13 1.1.1 Gi i thi u sơ lư c v DVB-T .13 1.1.2 H th ng DVB-H .15 1.1.2.a Khái ni m v truy n hình di ñ ng theo chu n DVB-H 17 1.1.2.b Nh ng ưu vi t c a truy n hình di ñ ng theo chu n DVB-H 20 1.2 C u trúc nguyên lí b n c a công ngh truy n hình di ñ ng 22 1.3 Các y u t kĩ thu t 24 CHƯƠNG II: CÁC THÀNH PH N M I TRONG B ðÓNG GÓI IP: TIME SLICING VÀ MPE-FEC 26 2.1 Module MPE-FEC 26 2.1.1 Khung MPE-FEC 27 2.1.1.a ð nh nghĩa khung MPE-FEC 27 2.1.1.b B ng ADT .28 2.1.1.c B ng RSDT 29 2.1.2 Cách truy n khung MPE-FEC 30 2.1.2.a Cách truy n IP datagram ADT 30 2.1.2.b Gi i mã RS 33 -2- 2.2 Module time-slicing 34 2.2.1 Gi i thi u chung 34 2.2.2 Chi ti t kĩ thu t 35 2.2.2.a Nguyên lí ho t ñ ng .35 2.2.2.b Phương pháp t ch th th i gian c m k ti p .38 H tr chuy n giao v i time-slicing 42 2.2.3 CHƯƠNG III: THÀNH PH N M I TRONG B T: CH ð 3.1 PHÁT 4K, B ðI U CH DVB- GHÉP XEN IN-DEPTH VÀ BÁO HI U TPS 44 Khái quát chung 44 3.1.1 ði u ch COFDM .44 3.1.2 S lư ng, v trí nhi m v c a sóng mang 45 3.2 Ch ñ phát 4K 46 3.3 B ghép xen theo ñ sâu symbol (in-depth interleaver) 50 3.3.1 Khái ni m kĩ thu t ghép xen 50 3.3.2 B ghép xen n i (Inner interleaver) 50 3.3.2.a Ghép xen theo bit (bit-wise interleaving) .51 3.3.2.b Ghép xen symbol (Symbol interleaver) 54 3.4 Báo hi u thông s bên phát TPS 57 3.4.1 Khái quát 57 3.4.2 M c ñích c a TPS .58 3.4.3 ð nh d ng bit TPS .58 CHƯƠNG IV: C U HÌNH M NG TRI N KHAI TRONG DVB-H 61 4.1 Các lo i c u hình m ng DVB-H 61 4.1.1 M ng dùng chung DVB-H (dùng chung b ghép v i MPEG-2) 61 4.1.2 M ng phân c p DVB-H (dùng chung v i m ng DVB-T b ng cách phân c p) 62 -3- 4.2 M ng phát DVB-H 62 4.2.1 Các cell DVB-H 62 4.2.2 M ng ñơn t n SFN (Single frequency networks) .63 4.2.3 M ng ña t n MFN (Multifrequency networks) 65 CHƯƠNG V: GI I PHÁP TRUY N HÌNH CÔNG NGH DVB-H VÀ TÌNH HÌNH TRI N KHAI DVB-H 5.1 VI T NAM 67 Gi i pháp chung ti m phát tri n DVB-H 67 5.1.1 S tri n khai th trư ng .67 5.1.2 Các bư c ti p theo c a DVB-H 71 5.2 Tình hình tri n khai DVB-H Vi t Nam 72 5.2.1 Sơ lư c tình hình tri n khai .72 5.2.2 Mô hình tri n khai d ch v truy n hình di ñ ng chu n DVB-H c a VTC 77 5.3 So sánh gi i pháp truy n hình DVB-H m t s gi i pháp truy n hình di ñ ng s khác…………………………………………………… .80 CHƯƠNG VI: PHÂN TÍCH SO SÁNH GI I PHÁP DVB-H VÀ GI I PHÁP DMB …………………………………………………………………89 6.1 Gi i thi u chung v DMB………………… ……… …………… 89 6.2 T ng quan công ngh DMB ………………………………….……90 6.3 So sánh nh ng ñ c tính b n c a DVB-H v i DMB………….92 6.4 ð xu t gi i pháp h th ng T-DMB …………………………… 99 K t lu n………………………………………………………………….….102 Ph l c A : Sơ ñ ch c b ñi u ch DVB-T ñi n tho i di ñ ng công ngh DVB-H 104 Ph l c B: V trí sóng mang TPS .108 -4- Ph l c C: ð nh d ng bit TPS mode 4K 110 Tài li u tham kh o 116 -5- M c l c hình Hình 1.1 Truy n hình di ñ ng d a sóng truy n hình 16 Hình 1.2 V trí th c hi n ch c c a DVB-H 19 Hình 1.3 C u trúc nguyên lí c a DVB-H 23 Hình 1.4 Các b sung cho DVB-H vào h th ng DVB-T 24 Hình 2.1 Sơ lư c c u trúc khung MPE-FEC 27 Hình 2.2 C u trúc khung MPE-FEC 28 Hình 2.3 S b trí b ng ADT 29 Hình 2.4 S b trí b ng RSDT 30 Hình 2.5 Cách ñóng gói truy n khung MPE-FEC 31 Hình 2.6 ði u ch nh t c ñ mã MPE-FEC 33 Hình 2.7 Truy n d ch v song song DVB-T 35 Hình 2.8 Cách truy n d ch v DVB-H time slicing 36 Hình 2.9 C t lát th i gian cho m i d ch v DVB-H 37 Hình 2.10 M i header c a section MPE (MPE-FEC) ch a t ch th th i gian b t ñ u c m k ti p 37 Hình 2.11 Các thông s c m 38 Hình 2.12 Burst Duration t i ña 39 Hình 2.13 Chuy n giao nh time-slicing 43 Hình 3.1 Phân b sóng mang kĩ thu t COFDM 45 Hình 3.2 Ví d v s sóng mang c a ch ñ 2K&8K v i băng thông MHz 47 Hình 3.3 V trí lo i sóng mang symbol OFDM 49 Hình 3.4 B ghép xen n i 50 Hình 3.5 Các lu ng ngõ vào ngõ c a b ghép xen bit trư ng h p QPSK, 16-QAM 64-QAM 51 Hình 3.6 Thu t toán t o hàm hoán v dùng cho mode 4K 56 -6- Hình 3.7 Sơ lư c v b ghép xen dùng cho t ng ch ñ khác (2K, 4K & 8K) 57 Hình 4.1 DVB-H v i b ghép kênh dùng chung 61 Hình 4.2 M ng DVB-H dùng chung b ng cách phân l p 62 Hình 4.3 Các m ng ñơn t n DVB-H 63 Hình 4.4 Kho ng cách tương quan SFN T t c kho ng cách ñ u d a ñi u ch 16-QAM v i kho ng b o v ¼ COFDM 64 Hình 5.1 Bi u ñ th hi n s ngư i xem d ch v truy n hình di ñ ng qua năm 67 Hình 5.2 D ki n s lư ng máy thu TV Mobile th trư ng năm 2006 ÷ 2010 (ngu n DVB-Scene 12/2005) 71 Hình 5.3 Mobile TV c a S-Fone 73 Hình 5.4 Các m u ñi n tho i di ñ ng DVB-H ñ u tiên 75 Hình 5.5 Nokia N92 76 Hình 5.6 Mô hình tri n khai d ch v truy n hình di ñ ng theo chu n DVBH 77 Hình A.1 Sơ ñ kh i ch c c a b ñi u ch DVB-T 100 Hình A.2 C u trúc thu c a ðTDð DVB-H ………………………… 82 -7- M c l c b ng B ng 3.1 Thông s ch ñ phát OFDM 48 B ng 3.2 Cách hoán v bit mode 4K 56 B ng 3.3 ð nh d ng bit TPS 59 B ng 3.4 Báo hi u DVB-H 60 B ng B.1 V trí sóng mang TPS symbol OFDM v i mode 4K 104 B ng B.2 V trí sóng mang TPS symbol OFDM v i mode 2K 8K 105 B ng C.1 Ki u tín hi u c a s th t khung 107 B ng C.2 Ki u chòm (ki u ñi u ch ) 107 B ng C.3 Các giá tr α ng v i ki u ñi u ch 108 B ng C.4 Ki u tín hi u c a m i t c ñ mã 109 B ng C.5 Giá tr kho ng b o v 109 B ng C.6 Các ch ñ truy n d n 110 B ng C.7 B ng li t kê cell_id bit TPS 111 -8- -103- GPRS hay DMB & UMTS) ñã th c ñưa s n ph m c a vào ñ u năm 2007 Nokia, Philips, Siemens, O2, Vodafone, Motorola, Sony Ericsson Vi t Nam nên c n có thêm nhà cung c p d ch v truy n hình DVBH, DMB ñ mang tính c nh tranh lành m nh nh m gi m cư c phí d ch v cho ngư i s d ng Phát tri n ph sóng toàn b lãnh th Vi t Nam gi p cho ngư i s d ng d ch v ñi n tho i nh ng thi t b xem n hình c m tay khác ñư c xem nh ng kênh truy n hình gi i trí phong phú như: VTV1,VTV2, VTV3, HTV1, CINIMAX, HBO, AXN, V-Channel, Fashion tivi, VTV3, HTV7 -104- Ph l c A : 1.Sơ ñ ch c b ñi u ch DVB-T Hình A.1 Sơ ñ kh i ch c c a b ñi u ch DVB-T - Ghép kênh thích ng – phân tán lư ng: lu ng ngõ vào ñư c t ch c thành gói có chi u dài c ñ nh Các byte (tr byte ñ ng b ) ñư c ng u nhiên hóa ñ phân tán lư ng - Mã hóa ngo i: tính toán mã RS (204 188) cho lu ng bit ñ s a l i c m g n thêm vào gói d li u - Ghép xen ngo i: dùng b ghép xen vòng theo byte v i ñ sâu I=12 ti p t c ng u nhiên hóa byte gói, k c byte ñ ng b - Mã hóa n i: dùng mã hóa vòng cho phép ch n l a m c s a l i thích h p nh t cho d ch v hay t c ñ mã ñã cho trư c -105- - Ghép xen n i: ng u nhiên hóa l n n a gi a bit lu ng bit n i ti p ñưa t i - Ánh x (Mapper): g i b ñ nh v Sóng mang sau ñi u ch QAM s ph c ñư c x p vào bi u ñ chòm theo quy lu t mã Gray tr c Re (th c) Im ( o) V trí c a m i ñi m tín hi u (s ph c) bi u ñ chòm ph n ánh thông tin v biên ñ pha c a sóng mang - Thích ng khung (Frame adaptation): t i ñây tín hi u ñư c t ch c thành t ng khung OFDM v i symbol OFDM sóng mang t ng symbol - OFDM: th c ch t trình bi n ñ i IFFT Quá trình bi n ñ i IFFT s bi n ñ i s ph c bi u di n sóng mang mi n t n s thành s ph c bi u di n sóng mang mi n th i gian r i r c - Tín hi u pilot & TPS: sóng mang ñư c thêm vào thông s pilot TPS - Chèn kho ng b o v : t c chèn trư c m i symbol kho ng th i gian ñ tránh xuyên nhi u gi a symbol (nhi u ISI) băng thông giúp ñ m b o thông tin ñ n t symbol xu t hi n c ñ nh - D/A: chu i nh phân ñư c bi n ñ i DA ñ nh n ñư c tín hi u băng t n s 2.ði n tho i di ñ ng truy n hình cho DVB-H -106- Hình A.2 C u trúc thu c a ðTDð DVB-H C u trúc thu c a ñi n tho i di ñ ng DVB-H ñư c cho hình A.2 ði n tho i g m ph n: M t b gi i ñi u ch DVB-H (g m kh i ñi u ch DVB-T, moñun Time slicing moñun MPE-FEC) m t ñ u cu i DVB-H Tín hi u vào tín hi u DVB-T Kh i ñi u ch DVB-T thu l i gói dòng truy n t i MPEG-2, tín hi u cung c p mode truy n d n (2K, 8K 4K) v i tín hi u mang thông s truy n d n - TPS tương ng Moñun Time Slicing giúp ti t ki m công su t tiêu th h tr vi c chuy n giao m ng linh ho t Moñun MPE-FEC cung c p mã s a l i ti n cho phép b thu có th ñương ñ u v i ñi u ki n thu ñ c bi t khó khăn Tín hi u kh i gi i ñi u ch DVB-H có d ng gói c a dòng truy n t i TS ho c IP Datagrams -107- (khi thu tín hi u DVB-H) ð u cu i DVB-H gi i mã IP Datagrams, hi n th n i dung c a chương trình DVB-H Ki n trúc ban ñ u c a máy ðTDð DVB-H hi n g m: - ði n tho i tích h p băng t n s : GSM, GPRS UMTS (3G) - B thu DVB-H - Camera 1,3M pixel - Màn hi n th VGA (640 x 480) - Màn hình c m bi n - touch screen - Âm ngõ Stereo - H tr chu n không dây Bluetooth - B nh có dung lư ng 1Gbit -108- Ph l c B: V trí sóng mang TPS Danh sách sóng mang TPS ch ñ 4K (theo ch s K) 34 50 209 346 413 569 595 688 790 901 107 121 126 128 146 159 168 173 175 191 205 211 227 229 9 239 249 260 277 292 296 299 317 329 339 B ng B.1 V trí sóng mang TPS symbol OFDM v i mode 4K Mode 2K 34 50 Mode 8K 209 346 413 34 50 569 595 688 790 901 790 901 209 346 413 569 595 688 107 121 126 128 146 159 9 107 121 126 128 146 168 173 175 191 205 211 227 229 159 168 9 239 249 260 277 292 296 299 317 329 339 344 345 361 375 382 397 8 7 400 409 419 430 448 462 467 469 487 500 509 514 516 532 545 552 -109- 568 570 580 590 601 618 633 637 639 658 670 679 B ng B.2 V trí sóng mang TPS symbol OFDM v i mode 2K 8K -110- Ph l c C: ð nh d ng bit TPS mode 4K C.1 Bit kh i t o Bit ñ u tiên, s0, bit kh i t o cho vi c ñi u ch 2-PSK vi phân C.2 Bit ñ ng b Bit t i 16 c a TPS t ñ ng b Kh i TPS ñ u tiên th m i ña khung có t ñ ng b sau: s1 –s16 = 0011010111101110 Kh i TPS th th có t ñ ng b sau: s1 – s16 = 1100101000010001 C.3 Bit ch th chi u dài TPS bit ti p theo (s17 – s22) c a thông tin TPS dùng ñ ch th chi u dài TPS (s nh phân ñ m b t ñ u t bit s17) ñ báo hi u s bit ñã s d ng c a TPS Khi báo hi u TPS ñư c dùng, thông tin cell_id s ñư c truy n giá tr ch th chi u dài TPS s ñư c thi t l p 100001 (dùng 33 bit TPS) C.4 Bit ch s th t khung khung t o thành ña khung Các khung ña khung ñư c ñánh s t 1-4 Danh sách t bit s23, s24 s th t khung ñư c cho b ng sau: Bit s23, s24 S th t khung 00 Khung th ña khung -111- 01 Khung th ña khung 10 Khung th ña khung 11 Khung th ña khung B ng C.1 Ki u tín hi u c a s th t khung C.5 Bit ch th ki u ñi u ch hay ki u chòm Chòm s ñư c kí hi u b ng bit theo b ng sau: Bit s25, s26 Các thông s chòm 00 QPSK 01 16-QAM 10 64-QAM 11 D phòng B ng C.2 Ki u chòm (ki u ñi u ch ) ð xác ñ nh ki u ñi u ch , máy thu s gi i mã thông tin phân c p cho b ng sau: Bit s27, s28, s29 Giá tr α 000 Không phân c p 001 α = 1, dùng b chèn native 010 α = 2, dùng b chèn native 011 α = 4, dùng b chèn native 100 Không phân c p -112- 101 α = 1, dùng b chèn in-depth 110 α = 2, dùng b chèn in-depth 111 α = 4, dùng b chèn in-depth B ng C.3 Các giá tr α ng v i ki u ñi u ch C.6 Bit ch thông tin phân c p lu ng d li u riêng bi t ñư c ñi u ch lu ng DVB-H, ñó lu ng HP (High Priority) có ñ ưu tiên cao g n chung v i lu ng LP (Low Priority) có ñ ưu tiên th p Máy thu n u ñi u ki n thu t t có th thu c lu ng, n u ñi u ki n thu khó khăn ch có th thu lu ng HP V b n lu ng HP có t c ñ bit cao cư ng ñ tín hi u (m t ñ d li u) th p lu ng LP Thông tin phân c p cho bi t lu ng d li u có ñ ưu tiên hay không n u có giá tr α Các sơ ñ chòm QAM tương ng v i nhi u giá tr α khác ñư c cho hình Trong ñó α ñư c kí hi u b ng bit theo b ng C.7 Bit ch th t c ñ mã Mã hóa kênh không phân c p ñi u ch yêu c u báo hi u c a t c ñ mã r ñư c cho b ng sau: Bits s30, s31, s32 (lu ng HP) T c ñ mã s33, s34, s35 (lu ng LP) 000 1/2 -113- 001 2/3 010 3/4 011 5/6 100 7/8 101 d phòng 110 d phòng 111 d phòng B ng C.4 Ki u tín hi u c a m i t c ñ mã t c ñ mã khác có th áp d ng cho m c ñi u ch khác nh m ñ t ñư c s phân c p Sau ñó vi c truy n d n b t ñ u v i t c ñ mã c a m c HP (r1) ñi u ch k t thúc v i t c ñ mã c a m c LP (r2) C.8 Bit ch th kho ng b o v Giá tr kho ng b o v (so v i ph n d li u có ích TU) ñư c ghi b ng: Bit s36, s37 Giá tr kho ng b o v 00 1/32 01 1/16 10 1/8 11 1/4 B ng C.5 Giá tr kho ng b o v /TU -114- C.9 Bit ch th ch ñ truy n d n bit ñư c dùng ñ ch th ch ñ truy n d n (mode 2K, 8K, 4K) Bit s38, s39 Mode truy n d n 00 Mode 2K 01 Mode 8K 10 Mode 4K 11 D phòng B ng C.6 Các ch ñ truy n d n C.10 Bit ch th cell_id bit s40 – s47 ñư c dùng ñ ch th cell ch a tín hi u t i Byte quan tr ng nh t c a cell_id, b15 –b8, s ñư c truy n khung ña khung Còn byte quan tr ng c a cell_id, b7 – b0, s ñư c truy n khung ña khung B ng li t kê bit sau: S th t bit TPS Khung ho c Khung ho c s40 cell_id b15 cell_id b7 s41 cell_id b14 cell_id b6 s42 cell_id b13 cell_id b5 s43 cell_id b12 cell_id b4 s44 cell_id b11 cell_id b3 -115- s45 cell_id b10 cell_id b2 s46 cell_id b9 cell_id b1 s47 cell_id b8 cell_id b0 B ng C.7 B ng li t kê cell_id bit TPS N u vi c cung c p cell_id không bi t trư c bit s thi t l p C.11 Bit b o v ch ng l i c a TPS 53 bit ch a tín hi u ñ ng b thông tin TPS (bit s1- s53) ñư c m r ng thêm 14 bit parity c a mã ñã ñư c rút ng n BCH (67, 53, t=2), l y t mã BCH (127, 113, t=2) ða th c t o mã: h(x) = x14 + x9 +x8 +x6 +x5 +x4 +x2 +x +1 Mã BCH ñã ñư c rút ng n có th th c hi n b ng cách thêm 60 bit, t t c thi t l p trư c bit thông tin ñi vào b mã hóa BCH (127, 113, t=2) Sau mã hóa BCH, bit r ng s b lo i b -116- Tài li u tham kh o Ti ng Vi t [1] TS Ph m ð c Bi, KS Lê Tr ng B ng, KS ð Anh Tú Các ñ c ñi m b n c a máy phát s DVB-T [2] Nh t Bình PC World – SERIES A: Công ngh Máy tính M ng Mobile TV Vi t Nam: Th c t tương lai ID: A0701_76 [17] Công ngh DVB-H VTC mobile News (29/06/2007) [3] Công ngh truy n hình theo chu n DVB-H VTC mobile News (07/09/2007 – 12/09/2007) Ti ng Anh [1] Amitabh Kumar Focal Press – 3/2007, Mobile TV – DVB-H, DMB, 3G Systems and Rich Media Applications [2] ETSI EN 302 304 V1.1.1 (11-2004): Digital Video Broadcasting (DVB); Transmission System for Handheld Terminals (DVB-H) [3] ETSI TR 102 377 V1.2.1 (11-2005): Digital Video Broadcating (DVB); DVB-H Implementation Guidelines [4] Final draft ETSI EN 301 192 V1.4.1 (06-2004): Digital Video Broadcasting (DVB); DVB specification for data broadcasting [5] Final draft ETSI EN 300 744 V1.5.1 (06-2004): Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television [6] DVB-H Implementation Guidelines DVB Document A092 July 2005 [7] DVB and DVB-H Systems (10th of January 2006) Mauri Kangas Helsinki University of Technology (24-2-2005) [8] DVB-H – Standard, principles and services Jukka Henriksson – Nokia Research Center -117- [9] DVB-H: Live broadcast Mobile TV – Delivering the TV experience to mobile devices Nokia Corporation 2006 [10] DVB-H and Hybrid Networks Carolo – Wilhelmina – Braunschweig MMC, 19 Oct 2006 [11] DVB-H Solutions (10/2004) Rohde & Schwarz [12] The how and why of COFDM J.H Stott BBC Research and Development [13] Reed Solomon Codes Joel Sylvester January 2001 [14] Reed-Solomon Codes Bernard Sklar April 12, 2002