SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH VÀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN SỐ VỆ TINH DVB-S

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮTACM Adaptive Coding and Modulation Mã hóa và điều chế thích nghi BBFRAME Base Band Frame Khung băng gốc BC Backward Compatible Tương thích ngược CCM Const

SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH VÀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN SỐ VỆ TINH DVB-S THEO CHUẨN DVB-S VÀ DVB-S2 TẠI VIỆT NAM

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Bản cam đoan

Mục lục

Tóm tắt luận văn

Danh mục các ký hiệu, viết tắt, các bảng, các hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

DANH MỤC BẢNG

Trang

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ACM Adaptive Coding and

Modulation

Mã hóa và điều chế thích nghi

BBFRAME Base Band Frame Khung băng gốc

BC Backward Compatible Tương thích ngược

CCM Constant Coding and

Vệ tinh số tin tức tập trung

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước

FED Frequency Error Director Bộ dò tần lỗi

FIFO First In First Out Vào trước, ra trước

HDTV High-definition TV Truyền hình phân giải cao

IRDs Intergrated

Receivers-Decoders

Tích hợp nhận và giải mã

LDPC Low Density Parity Check Mã kiểm tra độ tương quan

thấpLNB Low Noise Block Khối nhiễu thấp

MCPC Multi Channels Per Carrier Nhiều chương trình trên một

sóng mang ML

MMDS

Maximum LikelihoodMultichannel Multipoint Distribution Service

Hợp lẽ cực đạiDịch vụ phân phối đa điểm đa kênh

MPEG Moving Picture Experts

Group

Nhóm chuyên gia về ảnh động

RF Radio Frequency Tần số vô tuyến

PER Packet Error Rate Tốc độ lỗi gói

PL Physical Layer Lớp vật lý

PLFRAME Physical Layer Frame Khung lớp vật ý

PLS Physical Layer Signaling Tín hiệu lớp vật lý

QEF Quasi Error Free Gần như không lỗi

SDTV Standard Definition TV Truyền hình độ phân giải tiêu

chuẩnSNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu – nhiễu

TS Transport Stream Luồng chuyển tiếp

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển về khoa học và công nghệ thì nhu cầugiải trí cũng như nhu cầu về cuộc sống hàng ngày của con người cũng tăngtheo Sự ra đời của truyền hình vệ tinh và truyền hình số đã đem lại nhữngbước đột phá cho công nghệ truyền hình Với diện tích phủ sóng rộng (mộtquả vệ tinh địa tĩnh có thể phủ sóng 1/3 diện tích trái đất) và không chịu ảnhhưởng bởi vị trí địa lý thì truyền hình vệ tinh có thể khắc phục được nhữngnhược điểm mà truyền hình mặt đất đang gặp phải Cùng với đó là việc số hóatruyền hình đã mang lại cho người dùng những trải nghiệm truyền hình mớivới chất lượng hình ảnh tốt hơn

Truyền hình vệ tinh đã bắt đầu được sử dụng tại Việt Nam từ nhữngnăm 1990, và cho đến ngày này thì số lượng thuê bao truyền hình trực tiếpđến hộ gia đình (DTH) đã tăng lên đáng kể và chất lượng các chương trìnhtruyền hình không ngừng được nâng cao nhằm đáp ứng nhu cầu người dùng.Cùng với đó là sự ra đời của các tiêu chuẩn kỹ thuật truyền hình qua vệ tinh làDVB-S và sau đó là DVB-S2 để làm tăng hiệu quả băng tần cũng như cảithiện chất lượng đường truyền

Luận văn “Số hóa truyền hình và công nghệ truyền dẫn số vệ tinhDVB-S theo chuẩn DVB-S và DVB-S2 tại Việt Nam” sẽ đi sâu vào việc phântích, trình bày tổng quan về truyền hình số, truyền hình số vệ tinh với các tiêuchuẩn DVB-S và DVB-S2 và thực tiễn triển khai tại Việt Nam Nội dung luậnvăn bao gồm:

- Chương 1: Số hóa truyền hình

- Chương 2: Công nghệ truyền dẫn số vệ tinh DVB-S

- Chương 3: Công nghệ DVB-S2

- Chương 4: Triển khai truyền hình vệ tinh tại Việt Nam theo tiêuchuẩn DVB-S/S2.

Chương 1 SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH

Trong chương này, luận văn sẽ nêu nên những khái niệm cơ bản về các

kỹ thuật truyền hình Từ đó sẽ đi đến chi tiết hơn về quá trình số hóa các kênhtruyền hình số từ các kênh truyền hình tương tự

1.1. Truyền hình tương tự

Truyền hình tương tự đã được khơi nguồn bằng những nghiên cứu từnhững năm 1930 của thế kỉ trước Sau đó là sự ra đời lần lượt của các hệtruyền hình màu như NTSC, SECAM, PAL; Và đến ngày nay thì công nghệtruyền hình đã tiến một bước rất xa so với thời kì mới bắt đầu của côngnghiệp truyền hình, với sự ra đời của truyền hình số thì các dịch vụ truyềnhình đã trở nên đa dạng và phong phú hơn Công nghệ truyền hình dựa chủyếu vào sự nghiên cứu về thị giác của con người để có thể giảm thiểu đượclượng thông tin cần phải truyền (nén ảnh) trên kênh truyền

Tuy nhiên, muốn nghiên cứu các hệ thống truyền hình số, hay côngnghệ nén thì trước tiên ta phải tìm hiểu về truyền hình tương tự

Cơ chế mắt-não cho phép đạt được vùng rõ nhất nằm ở giữa ảnh, hình

ảnh ban đêm không có màu.

Mắt người chỉ cảm nhận được ánh sáng trong dải có bước sóng từ 380

nm đến 760 nm Hệ thống truyền hình xác định độ nét mà mắt người có thểcảm nhận được để đưa ra cơ chế lấy mẫu Và dựa vào cơ chế này để có thể táitạo lại được hình ảnh từ các chi tiết đã xác định Độ phân giải được xác địnhbằng số dòng theo chiều đứng và chiều ngang của ảnh

Quan hệ giữa số lượng điểm ảnh (pixel) theo chiều đứng Nv, góc nhìntối thiểu của mắt α và tỉ số khoảng cách ảnh trên chiều cao của ảnh n = D/H,được xác định theo công thức sau [2]:

Trong truyền hình, để truyền được ảnh động (hay video), từng ảnh

được phân tích bằng quá trình quét ảnh theo các dòng Có hai loại quét: quétlần lượt và quét xen kẽ Quét xen kẽ được sử dụng trong truyền hình tiêuchuẩn NTSC, PAL, SECAM Trong quét xen kẽ thì mỗi ảnh được phân tích

và tổng hợp thành hai thành phần (dòng chẵn, dòng lẻ), mỗi ảnh có hai thànhphần này quét xen kẽ nhau

Hai dòng kề nhau của hai mành liên tiếp có thể không giống nhau, do

đó có thể gây ra nhấp nháy dòng xen kẽ Độ nhấp nháy này có dung sai vì mắtngười không nhạy với nhấp nháy (tương đối) nếu sự thay đổi ánh sang đượcgiới hạn trong một phần nhỏ của mành

Bảng 1.1 Ngưỡng nhấp nháy đối với một số ảnh động [2]

Quá trình thực hiện truyền và nhận tín hiệu được mô tả theo sơ đồ sau:

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình.

1.1.3. Nguyên lý làm việc

Ảnh của vật cần truyền đi qua hệ thống quang của camera hội tụ trênKatot quang điện của bộ chuyển đổi ảnh-tín hiệu Ở khối chuyển đổi ảnh-tínhiệu, ảnh quang đươc chuyển đổi thành tín hiệu điện (gọi là tín hiệu thị tần)

Tín hiệu qua bộ khuếch đại và gia công tín hiệu được khuếch đại và kếthợp với tín hiệu từ bộ tạo xung đồng bộ để truyền đi trên kênh truyền (có thể

là kênh hữu tuyến hay vô tuyến)

Tại phía máy thu, quá trình được thực hiện ngược lại: tín hiệu thu được

từ kênh truyền được đưa qua bộ khuếch đại tín hiệu đến mức cần thiết rồiđược đưa qua bộ tách xung tín hiệu đồng bộ để đưa vào bộ chuyển đổi tínhiệu-ảnh để đồng bộ khung hình Bộ chuyển đổi tín hiệu-ảnh kết hợp tín hiệunhận được từ bộ khuếch đại tín hiệu và tín hiệu từ bộ tách xung đồng bộ đểđưa ra tín hiệu hình ảnh cho người sử dụng

Quá trình chuyển đổi tín hiệu-ảnh và ngược lại phải hoàn toàn đồng bộvới nhau thì mới có thể khôi phục được ảnh sau khi đi qua kênh truyền Đểthực hiện sự đồng bộ và đồng pha, trong truyền hình phải dùng một bộ tạoxung đồng bộ ở bên phát và bộ tách xung đồng bộ ở bên thu Tín hiệu hình đãcộng thêm xung đồng bộ được gọi là tín hiệu truyền hình

1.2 Truyền hình màu

1.2.1 Tổng quan truyền hình màu

Truyền hình màu là sự cải tiến của truyền hình đen trắng, thay vì chỉtruyền các thông số về cường độ sáng tối thì truyền thêm các thông số về màusắc trên một điểm ảnh Hệ thống truyền hình màu phải có sự kế thừa vàchuyển giao từng bước một từ truyền hình đen trắng

Truyền hình màu được đặc trưng bởi các thông số về độ chói, màu sắc

và độ bão hòa màu Độ chói là đặc trưng của đơn màu, có thể có giá trị từmức tối đến sáng Sắc màu là đặc trưng của một màu, có thể biểu diễn nhưmàu đỏ, hoặc màu vàng, hoăc màu lam, hoặc bất kì một màu nào khác có thểnhận dạng được Còn độ bão hòa màu được định nghĩa là sự mở rộng cho dếnkhi nào một màu khác xa màu trắng trong điều kiện trung tính

Trong truyền hình màu, một màu thực được tạo từ ba màu cơ bản là:màu đỏ (R), màu xanh lá (G), màu xanh lam (B) Kết hợp ba màu cơ bản nàytheo tỉ lệ khác nhau ta sẽ có những màu khác nhau Thiết bị thu và phân tíchhình ảnh có nhiệm vụ tổng hợp các màu RGB của hình ảnh qua bộ cảm biếnảnh quang học Ba loại tín hiệu này được truyền đến máy thu và hình ảnh màuđược tổng hợp và hiển thị lên màn hình

Nguyên tắc đo màu dựa trên định luật Grassman [2]:

- Mắt người chỉ có thể phân biệt được ba loại thành phần màu khác nhau

- Trong khi trộn ánh sáng có hai thành phần, việc trộn này sẽ thay đổi từ

từ, nếu một thành phần thay đổi liên tục, còn thành phần còn lại thìkhông thay đổi

- Các nguồn cùng màu tạo ra các hiệu ứng giống nhau khi trộn mà khôngcần quan tâm đến toàn bộ phổ của chúng

- Độ chói tổng hợp màu bằng tổng các độ chói của từng phần

1.2.2 Lý thuyết màu

Ánh sáng truyền trong không gian có vận tốc c = 3.108(m/s), và có

bước sóng λ=c/f Dải ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy được nằm trong

dải từ 380 nm đến 760 nm Mỗi loại ánh sáng có bước sóng khác nhau thì tácđộng lên mắt người khác nhau tạo nên sự cảm nhận khác nhau về màu sắc.Chuẩn ba màu RGB được sử dụng rộng rãi trong công nghệ hệ thốngtruyền hình ngày nay RGB là viết tắt của ba màu là màu đỏ (Red), màu xanh

lá (Green) và màu xanh lam (Blue) Trong đó:

- Màu đỏ có bước sóng là 700 nm

- Màu xanh lá có bước sóng là 546,8 nm

- Màu xanh lam có bước sóng là 435,8 nm

Đặc điểm ba màu cơ bản:

- Nếu đem hai trong ba thành phần màu cơ bản trộn với nhau thì khôngthể cho ra màu cơ bản còn lại

- Nếu chọn ba màu cơ bản trộn với nhau theo các tỉ lệ màu khác nhau thì

sẽ tạo ra được các màu còn lại trong dải nhìn thấy

Ba yếu tố để xác định màu sắc là:

- Độ chói: cho ta biết độ sáng – tối của màu

- Sắc màu: cho ta biết màu sắc khác nhau

- Độ bão hòa màu: cho ta biết về nồng độ màu đậm hay nhạt

1.2.3 Các thông số của tín hiệu màu

a Tín hiệu độ chói (Y)

Trong máy thu đen trắng thì chỉ thu và hiển thị các thông tin về độ chóicủa ảnh Vì vậy, để cho máy thu đen trắng thu được trong kênh truyền hìnhmàu thì hệ thống truyền hình màu phải truyền đi tín hiệu về độ chói Hay nói

các khác, các thiết bị đen trắng chỉ thu và giải mã thành phần độ chói của tínhiệu màu

Tín hiệu độ chói được tạo thành bằng việc tổng hợp tuyến tính các tínhiệu màu cơ bản sau khi sửa phi tuyến đó là:

Trong đó:

- Y: tín hiệu chói

- R: tín hiệu màu đỏ cơ bản

- G: tín hiệu màu xanh lá cơ bản

- B: tín hiệu màu xanh lam cơ bản

Các hệ thống truyền hình màu phổ biến ngày nay (NTSC, SECAM,PAL) đều sử dụng công thức này để tạo tín hiệu chói trong bộ tạo mã màu.Điểm khác nhau giữa các hệ thống này là độ rộng dải tần tín hiệu chói Độrộng dải tần tín hiệu chói được chọn bằng độ rộng dải tín hiệu hình ở hệtruyền hình đen trắng cùng tiêu chuẩn

b Các tín hiệu màu cơ bản

Về lý thuyết, tín hiệu độ chói chứa toàn bộ tin tức về độ sáng tối củacảnh vật truyền đi Vì vậy, ta chỉ cần truyền thêm thành phần thông tin màusắc, thông tin này sẽ chứa toàn bộ thông tin về màu

Ta có các tín hiệu màu sau:

R – Y = 0,7R – 0,59G – 0,11B

G – Y = -0,3R + 0,41G – 0,11B

B – Y = -0,3R – 0,59G + 0,89B

(1.3)Trong thực tế, trong bốn tin tức (thành phần độ chói và ba tín hiệu màu

ở trên) thì ta chỉ cần truyền đi ba thành phần là có thể suy ra được các thànhphần còn lại Người ta chọn:

Cr = R – Y = 0,7R – 0,59G – 0,11B (1.4)

Tại máy thu sẽ suy ra được thành phần (G – Y) từ (B – Y) và (R – Y):

đều chịu ảnh hưởng của nhiễu Mà trong các tín hiệu R và B chứa cáctin tức của chói, còn trong các thành phần Cr và Cb theo lý thuyết thìkhông chứa thành phần chói, vì vậy mà tác động của nhiễu tới tín hiệumàu chỉ làm thay đổi tín hiệu màu chứ không làm thay đổi tín hiệu độchói.

- Thuận tiện cho việc xây dựng mạch điện ở máy thu hình màu, chỉ cầncộng từng tín hiệu Cr Cb với tín hiệu chói thì sẽ nhận được các tín hiệumàu cơ bản R, G, B

- Dùng được chung kênh truyền cho truyền hình màu và đen trắng, bằngviệc tách riêng thành phần tín hiệu chói ra

- Máy thu hình màu phải thu được tín hiệu hình ảnh đen trắn với các mứcxám mà không có các thành phần màu

- Hệ thống quét dùng cho truyền hình màu phải giống như hệ thống quétcho truyền hình đen trắng

- Hệ thống màu phải được đặt vào trong kênh truyền hình đen trắng và

sử dụng cùng một không gian giữa hình và tiếng.

b. Ghép kênh theo tần số

Các tín hiệu màu cơ bản được xử lý để tạo thành một tín hiệu hình tổnghợp Tất cả các hệ thống màu (NTSC, PAL, SECAM) đều sử dụng tín hiệu độchói băng rộng (Y) và hai tín hiệu màu băng hẹp (B-Y và R-Y) Các tín hiệumàu được điều chế bằng tải màu Tần số tải màu phải đủ lớn để khắc phụcviệc nhìn thấy tải màu trên màn hình (với NTSC là 3,58 MHz, với PAL là4,43 MHz) Các tín hiệu chói và màu được ghép kênh theo tần số để tạo tínhiệu tổng hợp có độ rộng băng tần thích hợp theo tiêu chuẩn truyền dẫn

Hình 1.2 Sơ đồ khối bộ mã hóa tín hiệu màu [2]

Hình 1.3 Sơ đồ khối bộ giải mã tín hiệu màu [2]

c. Hệ NTSC

Hệ thống truyền hình màu NTSC là hệ thống truyền hình màu đầu tiên

trên thế giới vào năm 1953 tại Mỹ Theo hệ NTSC, tín hiệu chói được tạo ra

từ ba tín hiệu màu cơ bản và phát đi trong toàn dải tần dành cho hệ thốngtruyền hình đen trắng thông thường

Các thông tin về độ chói, màu và đồng bộ được liên kết với nhau đểtruyền trên một kênh RF 6MHz Hai tín hiệu màu băng hẹp được truyền trongbăng rộng của tín hiệu chói (4,2 MHz) Hai thành phần tín hiệu màu đượcđiều biên với hai tín hiệu tần 3,58 MHz có pha vuông góc

Bảng 1.2 Tổng hợp các đặc trưng của tín hiệu NTSC [2]

ST

1 Tọa độ màu sơ cấp của các màucho đèn máy thu hình

xG: 0,310B: 0,155R: 0,630

2 Tọa độ màu cho các tín hiệu sơcấp bằng nhau Chất phát sáng D65: x = 0,3127;

y = 0,3290

3 Giá trị gama cho đèn máy thu hình 2,2

4 Tín hiệu chói (đã sửa γ) E’0,299E’Y = 0,587E’G + 0,114E’B +

7 Loại điều chế tải màu Điều chế biên hai tải màu vuônggóc và nén tải

8 Tần số tải màu (Hz) fsc =3,57954±10

fsc = (455/2)fH; fH là tần số dòng

9 Độ rộng băng tần của các biênmàu (kHz) fsc±620 hoặc fsc + 620, -1300

10 Biên độ tải màu G = (E2B Y− + E2R Y− )

11 Đồng bộ tải màu Burst tải màu nằm ở sườn sau

xung xóa dòng

Độ rộng băng tần của tín hiệu số màu có thể là 600 kHz hoặc 1,3 MHz.Mỗi tín hiệu số màu được điều chế với một tải màu Hai tải màu có tần sốgiống nhau nhưng có pha vuông góc với nhau nên không gây ra can nhiễuxuyên kênh.

Hình 1.4 Sơ đồ khối bộ mã hóa tín hiệu màu trong hệ NTSC [2]

Hình 1.5 Sơ đồ khối bộ giải mã tín hiệu màu trong hệ NTSC [2]

d. Hệ PAL

Hệ truyền hình màu PAL được phát triển để tương thích với hệ truyềnhình đen trắng 625/50, được sử dụng ở châu Âu và phát sóng trên kênh RF 7hoặc 8 MHz với băng tần video cơ bản 5; 5,5 hoặc 6 MHz Phụ thuộc vào cáctiêu chuẩn phát sóng thì ta có các loại: B-PAL, D-PAL, G-PAL, H-PAL, I-PAL Điểm khác nhau chủ yếu giữa các loại này là độ rộng băng tần phát HệPAL có nhiều thông số giống hệ NTSC, điểm khác nhau cơ bản với hệ thốngtruyền hình NTSC là ở pha tải màu cho thành phần chói đảo ngược theo từngdòng trên mỗi mành Đây là nguyên nhân chính để khắc phục sai pha tải màukhi tín hiệu truyền trên kênh truyền.

Bộ mã hóa PAL xử lý tín hiệu độ chói ở băng tần ≥ 5MHz và hai tínhiệu màu băng hẹp có cùng độ rộng Các tín hiệu màu có tên là E’U và E’V

giống với E’B-Y và E’R-Y của NTSC Cực tính của E’V đảo ngược theo từngdòng

Bảng 1.3 Các đặc trưng của tín hiệu màu PAL [2]

ST

T

1 Tọa độ các màu cơ bản RGB

cho máy thu hình

xG: 0,29B: 0,15R: 0,64

2 Tọa độ màu đối với các tín hiệu

7 Loại điều chế tải màu Điều biên AM có nén tải màu của

2 tải màu vuông góc với nhau

11 Đồng bộ màu Burst ở sườn sau xung xóa dòng

Hình 1.6 Sơ đồ khối bộ mã hóa tín hiệu PAL [2]

Các tín hiệu RGB được cung cấp cho ma trận tạo tín hiệu YCrCb, mỗitín hiệu số màu được giới hạn độ rộng băng tần 1,2 MHz trước khi đến các bộđiều chế cân bằng Tải màu 4,43 MHz cung cấp cho bộ điều chế U, và quamạch quay pha 900 cung cấp cho bộ điều chế V Như vậy là busrt tải màuđược hình thành khi đi qua bộ chuyển mạch pha ±1350 Tín hiệu chói đượclàm trễ để bù với độ trễ của tín hiệu màu do sử dụng các mạch lọc thông thấpđối với tín hiệu số màu Mạch cộng liên kết tín hiệu chói, màu, xung đồng bộ

tổng hợp và busrt tải màu thành tín hiệu màu tổng hợp.

Hình 1.7 Sơ đồ khối bộ giải mã tín hiệu PAL [2]

e. Hệ SECAM

SECAM chủ yếu là một hệ thống truyền dẫn Nhiều nước sử dụng tínhiệu component video hoặc tín hiệu PAL trong studio, sau đó chuyển đổi sangSECAM trước khi truyền dẫn Hệ SECAM sử dụng phương pháp truyềnthông tin màu qua kênh truyền tín hiệu đen trắng, hoàn toàn khác so với tínhiệu NTSC và PAL Hệ SECAM truyền thông tin màu lần lượt, còn hệ NTSC

và PAL thì truyền đồng thời Hệ SECAM sử dụng hai tín hiệu số màu điều tầnvới hai tải màu Tải màu cho tín hiệu số màu D’r có tần số là 4,4 MHz còn chotín hiệu D’B có tần số là 4,25 MHz

Mạch mã hóa SECAM xử lý một tín hiệu độ chói có băng rộng (> 5MHz) và hai tín hiệu màu băng hẹp (1,5 MHz) có cùng độ rộng băng tần

Bảng 1.4 Đặc trưng của tín hiệu SECAM [2]

ST

T

1 Tọa độ các màu cơ bản RGB

cho máy thu hình

xG: 0,29

T

B: 0,15R: 0,64

2 Tọa độ màu đối với các tín hiệu

8 Loại điều chế tải màu FM

9 Tần số màu (Hz) Giá trị chuẩn fOB = 4250000 ±

2000Quan hệ với tần số dòng fH: fOB =272fH

10 Độ di tần cực đại của tải màu

(kHz)

11 Biên độ tải màu G M [1 j16F) / (1 j1, 26F)] = O + +

Với F = (f/f0) – (f0/f)

f0 = 4286 kHz2M0: biên độ đỉnh-đỉnh

2M0 = 23% biên độ chói đỉnh-đỉnh

11 Đồng bộ màu Chuẩn tải màu ở sườn sau xung

xóa dòng (không di tần)

Hình 1.8 Sơ đồ khối bộ mã hóa SECAM [2].

Các tín hiệu đã sửa G, R, B được cấp cho mạch ma trận để tạo tín hiệu

độ chói Y và hai tín hiệu số màu Mỗi tín hiệu màu được giới hạn băng tần 1,5MHz và được gây méo trước và cung cấp đến mạch điều chế theo tần số Đầu

ra bộ điều chế theo tần số được sắp xếp thành chuỗi trên cơ sở dòng đến dòngbằng mạch chuyển mạch được điều khiển bằng tín hiệu nhận dạng SECAMrồi sau đó được đưa qua bộ lọc Bell Tín hiệu chói được làm trễ để bù với độtrễ của các tín hiệu màu Mạch cộng liên kết tín hiệu chói và tải màu điều tầnvới các biên của nó và tín hiệu đồng bộ tổng hợp để cho tín hiệu màu tổnghợp

Hình 1.9 Sơ đồ khối bộ giải mã SECAM [2]

1.3 Số hóa truyền hình

Trong những năm gần đây, truyền hình số đã quen thuộc với cuộc sốnghàng ngày của con người Để có thể truyền được thông tin về video, âm thanhtrên các kênh truyền số thì công việc quan trọng đó là phải số hóa được cáctín hiệu video, âm thanh để truyền đi

1.3.1 Các phương pháp số hóa tín hiệu video

Quá trình số hóa tín hiệu video có hai phương pháp chính là:

- Số hóa tín hiệu video màu tổng hợp

- Số hóa tín hiệu video màu thành phần

a. Số hóa tín hiệu video màu tổng hợp

Số hóa tín hiệu video màu tổng hợp chính là thực hiện chuyển đổi tínhiệu video màu tổng hợp tương tự sang tín hiệu video số tổng hợp Sơ đồ khối

hệ thống số hóa tín hiệu video màu tổng hợp như sau:

Hình 1.10 Sơ đồ khối hệ thống số hoá tín hiệu video màu tổng hợp.Tín hiệu video màu tổng hợp tương tự được lấy mẫu với tần số lấy mẫubằng 4 lần tần số sóng mang màu (fsa = 4fs) và bằng 17,734 MHz đối với hệPAL Mỗi màu tín hiệu được mã hóa 10 bit (1024 mức lượng tử) cho ta chuỗi

số liệu có tốc độ 177 Mb/s (PAL)

Phương pháp số hóa tín hiệu video màu tổng hợp cho ta dòng số liệu cótốc độ bit thấp Song tín hiệu video số tổng hợp còn mang đầy đủ các khiếm

khuyết của tín hiệu video màu tương tự, nhất là hiện tượng can nhiễu chóimàu.

Luồng tín hiệu màu trong tín hiệu chói dẫn đến dễ can nhiễu chói-màu,làm cho chất lượng ảnh không cao

b. Số hóa tín hiệu video màu thành phần

Thực hiện chuyển đổi tín hiệu video màu thành phần tương tự (Y, Cr,Cb) thành tín hiệu video số thành phần Ta có sơ đồ khối hệ thống số hóa tínhiệu video màu thành phần như sau:

Hình 1.11 Sơ đồ khối hệ thống số hóa tín hiệu video màu thành phần

Ví dụ: Xét chuẩn 4:2:2

- Tín hiệu độ chói Y: fsaY = 13,5 MHz;

- Cr, Cb: fsaCr = fsaCb = 6,75 MHz;

- Mỗi mẫu được mã hóa 10 bit

⇒ Dòng số liệu tổng hợp khi ghép 3 dòng số liệu là 207 Mbps

Số hóa tín hiệu video màu thành phần cho tín hiệu video số thành phần

có tốc độ bit cao hơn so với tín hiệu video số tổng hợp Tuy nhiên, tín hiệuvideo số hóa thành phần cho phép xử lý dễ dàng các chức năng: ghi, dựng kỹxảo (do 3 thành phần tách biệt nhau nên dễ xử lý và dễ tạo kỹ xảo)

Hơn nữa, chất lượng hình ảnh không bị ảnh hưởng bởi can nhiễu màu như đối với tín hiệu video số tổng hợp Vì lý do này mà phương phápnày được sử dụng rộng rãi

chói-1.3.2 Các tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video màu thành phần

Để có thể áp dụng được phương pháp số hóa tín hiệu video màu trongnhiều trường hợp với chất lượng khác nhau mà có các tiêu chuẩn lấy mẫu tínhiệu video màu khác nhau như:

- Tần số lấy mẫu của tất cả tín hiệu là: fsaY = fsaCr = fsaCb = 13,5 MHz

- Với tiêu chuẩn 4:4:4 khi lượng tử hóa 10 bit thì tốc độ dữ liệu là 311

c. Tiêu chuẩn 4:1:1

Hình 1.14 Tiêu chuẩn 4:1:1

Tín hiệu chói Y được lấy mẫu tại tất cả các điểm ảnh trên dòng tích cựccủa tín hiệu video Còn 2 tín hiệu Cr và Cb trong bốn điểm ảnh liên tiếp chỉđược lấy mẫu ở một điểm ảnh

d. Tiêu chuẩn 4:2:0

Hình 1.15 Tiêu chuẩn 4:2:0

Tín hiệu chói Y được lấy mẫu tại tất cả các điểm ảnh trên dòng tich cực

của tín hiệu video Còn hai tín hiệu Cr và Cb thì cứ 2 điểm ảnh thì mới đượclấy mẫu một điểm ảnh và lấy xen kẽ giữa từng dòng quét (Ví dụ: dòng lẻ thìlấy Cb còn dòng chẵn thì lấy Cr).

Ví dụ: Trong hệ PAL:

- Tần số lấy mẫu: fsaY = 13,5 MHz; fsaCr = fsaCb = 3,375 MHz

- Tốc độ dòng dữ liệu khi lượng tử hóa 10 bit cho 1 mẫu theo tiêu chuẩn4:2:0 là 155,5 Mbps

Khi thực hiện giải mã màu, điểm ảnh nào còn thiếu tín hiệu màu nào thì

sẽ thực hiện tạo giá trị tín hiêu màu đó bằng phép nội suy từ tín hiệu đó ở mứcđiểm ảnh lân cận Điều này làm cho chất lượng ảnh truyền hình ở mức trungbình

1.3.3 Hệ thống truyền hình số

a. Sơ đồ khối

Hình 1.16 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số

b. Nguyên lý làm việc

Đầu vào hệ thống truyền hình số tiếp nhận tín hiệu truyền hình tương

tự, rồi thực hiện biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số nhờ bộ biến đổiA/D

Tín hiệu truyền hình số sau đó được nén để làm giảm tốc độ bit rồi thựchiện ghép kênh để tạo thành một luồng tín hiệu số chứa nhiều kênh truyềnhình Tín hiệu này được thực hiện mã hóa kênh để biến thành dạng tín hiệuphù hợp với kênh truyền Sau đó, tín hiệu được đưa đến bộ điều chế cao tầnrồi được phát trên kênh truyền

Tại bên thu, thiết bị thu thực hiện nhận tín hiệu từ kênh truyền, rồi giảiđiều chế và phân kênh để khôi phục luồng tín hiệu số chứa nhiều kênh truyềnhình

Sau khi thực hiện tách kênh và giải nén, tín hiệu truyền hình số sẽ đượcbiến đổi sang tương tự nhờ bộ biến đổi D/A tới máy thu truyền hình

Sơ đồ khối của các hệ thống truyền hình số khác thì chỉ khác nhau ởnén, ghép kênh và điều chế

1.4 Số hóa truyền hình tại Việt Nam

Hiện nay, Việt Nam đang trong giai đoạn số hóa truyền hình (chuyển từtruyền hình tương tự sang truyền hình số) Theo đề án số hóa truyền hình,trong giai đoạn một tính đến ngày 31/12/2015, 5 thành phố trực thuộc Trungương gồm Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng và Cần Thơbắt đầu ngừng phát sóng các kênh truyền hình tương tự để chuyển sang truyềnhình số mặt đất, hoàn thành lộ trình số hóa mạng lưới truyền dẫn phát sóngtruyền hình mặt đất trong giai đoạn 2015-2020, mạng lưới truyền dẫn phátsóng phát thanh trong giai đoạn 2015-2025 trên cơ sở 95% số hộ gia đình trên

cả nước thu được chương trình phát thanh truyền hình (PTTH) công ích thôngqua các mạng PTTH số mặt đất, cáp và vệ tinh Đối với khu vực vùng sâu,vùng xa, miền núi, hải đảo… nơi mà việc xây dựng và phát triển mạng truyềnhình số mặt đất gặp nhiều khó khăn, cần triển khai các phương án để phổ cậpdịch vụ PTTH tại những khu vực này là: (i) Thu trực tiếp tín hiệu từ vệ tinhqua đầu DTH và (ii) Thu tín hiệu từ vệ tinh bằng đầu thu DTH và sau đó phátlại sử dụng máy phát công suất nhỏ hoặc máy phát lại công suất trung bìnhtùy theo mật độ và diện tích vùng dân cư.

Đà Nẵng là nơi đã tiên phong thử nghiệm phát sóng số từ tháng 9/2013,

là địa điểm đầu tiên hoàn thành đề án số hóa truyền hình mặt đất và ngừngphát sóng truyền hình tương tự mặt đất từ ngày 1/11/2015 Và từ ngày1/3/2016, tại Hà Nội đã dừng phát sóng 3 kênh truyền hình tương tự là VTV6,HTV2, VTC9; 4 kênh VTV6, VTV9, VTC9, HTV7 tại TP Hồ Chí Minh và 4kênh VTV6, VTV Cần Thơ 1, VTV Cần Thơ 2, VTC9 tại Cần Thơ

Từ kinh nghiệm tại Đà Nẵng, Ban Chỉ đạo Đề án số hóa truyền hình đãchỉ đạo 4 thành phố trực thuộc Trung ương khẩn trương triển khai Đến nay,trên địa bàn 4 thành phố Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh, Cần Thơ đãđược phủ sóng truyền hình số mặt đất, các kênh chương trình truyền hình củaVTV, Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh, Cần Thơ đã được phát sóng trên

hệ thống truyền dẫn, phát sóng truyền hình số mặt đất của Đài Truyền hìnhViệt Nam, Công ty CP Truyền dẫn phát sóng đồng bằng Sông Hồng (RTB),Công ty TNHH truyền hình kỹ thuật số Miền Nam (SDTV)

Số lượng kênh chương trình truyền hình miễn phí mà người dân có thểthu xem lên tới hơn 70 kênh, trong đó có 6 kênh chương trình HD (gồmVTV1, VTV3, VTV5, VTV6, VTV7, VTV9) Tại Hà Nội, Hải Phòng có thểthu xem 45 kênh SD, tại Tp Hồ Chí Minh, Cần Thơ: 65 kênh SD

Hiện tại, đại bộ phận người thu xem truyền hình tương tự mặt đất tạicác thành phố này đã chuyển đổi sang thu xem truyền hình số mặt đất Hộnghèo, cận nghèo theo chuẩn Trung ương tại 4 thành phố và địa bàn bị ảnhhưởng của 19 tỉnh lân cận đã được hỗ trợ đầu thu truyền hình số mặt đất.Tổng số hộ nghèo, cận nghèo đã được hỗ trợ là 413.542 hộ.

Ban Chỉ đạo Đề án số hóa truyền hình đánh giá việc số hóa truyền hìnhmặt đất tại địa bàn Hà Nội, Hải Phòng, Cần Thơ, TP Hồ Chí Minh và việc hỗtrợ đầu thu truyền hình số cho các hộ nghèo, cận nghèo đã cơ bản hoàn thành,đáp ứng đủ điều kiện để ngừng phát sóng truyền hình tương tự mặt đất theoquyết định 2451/QĐ-TTg Vì vậy, Ban Chỉ đạo quyết định từ 24h ngày15/8/2016 sẽ ngừng phát sóng toàn bộ các kênh truyền hình tương tự mặt đấttại địa bàn 4 thành phố Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh, Cần Thơ (cáckênh chương trình truyền hình này đã được phát trên hệ thống truyền hình sốmặt đất)

Ban Chỉ đạo Đề án số hóa Truyền hình Việt Nam yêu cầu Đài Truyềnhình Việt Nam, Đài Tiếng nói Việt Nam, Đài Truyền hình Kỹ thuật số VTC,Đài PT-TH Hà Nội, Đài Truyền hình TP Hồ Chí Minh, Đài PT-TH HảiPhòng, Đài PT-TH Cần Thơ thực hiện quyết định ngừng phát sóng truyềnhình tương tự mặt đất của Ban Chỉ đạo Đề án số hóa Truyền hình Việt Nam

Với tiến độ triển khai số hóa như hiện tại thì lộ trình số hóa truyền hình

sẽ có thể kết thúc vào trước năm 2018, thay vì đến năm 2020 như kế hoạchban đầu của để án [nguồn VTV.vn]

1.5 Kết luận chương

Trong chương một, luận văn đã đưa ra những khái niệm cũng như lýthuyết về truyền hình tương tự, hay các kỹ thuật thu hình, số hóa tín hiệutruyền hình và nhất là thực tiễn triển khai số hóa truyền hình tại Việt Nam

Theo đó, Việt Nam sẽ hướng tới số hóa hệ thống phát thanh truyền hình trongtương lai để thay thế toàn bộ hệ thống truyền hình tương tự hiện tại.

Chương 2 CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN SỐ VỆ TINH DVB-S

Trong chương này, luận văn sẽ trình bày tổng quan về truyền dẫn số vệtinh và đề cập tới chuẩn truyền dẫn số vệ tinh đầu tiên DVB-S và các thông số

kỹ thuật của chuẩn này

2.1 Tổng quan truyền hình vệ tinh tại Việt Nam

2.1.1 Dịch vụ truyền hình trả tiền

a Tại Việt Nam

Hiện nay trên thế giới có nhiều phương thức truyền hình trả tiền (PayTV) Tại Việt Nam hiện nay chúng ta đang có rất nhiều nhà cung cấp dịch vụtruyền hình trả tiền (bảng 2.1) (theo nguồn http://capfpt.vn),

Bảng 2 1 Các loại dịch vụ truyền hình và nhà cung cấp

Loại truyền hình Các nhà cung cấp dịch vụ

- Đài truyền hình Thành phố Hồ Chí Minh

SCTV - Công ty Truyền hình cáp Saigontourist

Truyền hình số

mặt đất

VTV - Đài Truyền hình Việt NamVTC - Đài Truyền hình Kỹ thuật số VTCAVG - Công ty Cổ phần Nghe nhìn Toàn cầu AVG

Truyền hình số vệ

tinh

AVG là Công ty Cổ phần Nghe nhìn Toàn cầu AVG

VSTV là Công Ty Truyền hình kỹ thuật số vệ tinh Việt Nam

K+ là Công ty TNHH Truyền hình số vệ tinh

Việt Nam

VTC là Đài Truyền hình Kỹ thuật số VTCNăm 1993 dịch vụ MMDS được đài truyền hình Việt Nam (THVN)đưa vào sử dụng, hiện đã gặp nhiều vấn đề hạn chế về mặt kỹ thuật và khaithác dịch vụ

Năm 2001, đài THVN xây dựng hệ thống truyền hình cáp tại Hà Nội vàcác thành phố lân cận Gặp phải vấn đề mở rộng khó khăn do việc truyền dẫn

từ trung tâm truyền hình cáp tới các vùng xa Chính vì thế đài THVN đã triểnkhai dịch vụ DTH

So với các phương thức truyền dẫn tín hiệu khác truyền hình qua vệtinh DTH là một phương thức phủ sóng rất hiệu quả, đặc biệt với địa hình cónhiều đồi núi như Việt Nam Truyền hình vệ tinh có những ưu điểm màtruyền hình mặt đất và truyền hình cáp không thể có được: vùng phủ sóngrộng, không phụ thuộc vào địa hình, chất lượng cao - cường độ trường tạiđiểm thu ổn định và có khả năng thông tin băng rộng Sử dụng ở băng tần Ku,kích thước anten thu khoảng 0,6m là có thể thu được nên phù hợp với điềukiện thu tại các hộ gia đình

Công nghệ truyền dẫn DTH sử dụng công nghệ truyền dẫn số nên đảmbảo chất lượng tín hiệu hình ảnh cũng như âm thanh, có thể truyền dẫn đượcnhiều chương trình truyền hình có độ phân giải cao trên một bộ tiếp đáp, hệthống âm thanh stereo hay âm thanh lập thể AC3 Ngoài ra hệ thống truyềnhình số còn tương thích với nhiều loại hình dịch vụ khác như truyền dữ liệu,internet, truyền hình tương tác,…

Tuy nhiên dịch vụ DTH cũng gặp phải một số khó khăn như chất lượng

tín hiệu suy giảm khi mưa bão Ta có thể khắc phục nhược điểm này bằng cáctăng đường kính anten thu.

Dịch vụ DTH đã được đài THVN triển khai và đưa và khai thác chínhthức tháng 9/2004, được áp dụng những công nghệ mới nhất về truyền hình

vệ tinh DTH và sự đầu tư cả chiều sâu lẫn chiều rộng về xây dựng nội dungchương trình, hướng phát triển các dịch vụ gia tăng trên hệ thống

Theo nguồn tin báo điện tử VnExpress, dữ liệu được công bố tại SáchTrắng về Công nghệ Thông tin và Truyền thông 2014, năm 2013 chứng kiến

sự tăng trưởng mạnh mẽ của doanh thu truyền hình trả tiền trong tất cả cáclĩnh vực (gồm cáp, số mặt đất và số vệ tinh) Trong đó, riêng doanh thu truyềnhình số vệ sinh tăng tới 9 lần so với cuối 2012, đạt 44,1 triệu USD Cũng theo

dữ liệu này, tổng doanh thu truyền hình trả tiền tăng 76 triệu USD trong 2013,đạt 276 triệu USD, tương đương mức tăng trưởng 38% Trong khi, dữ liệucũng cho thấy, tính đến cuối năm 2013, truyền hình trả tiền bị giảm 2,3 triệuthuê bao, tương đương mức giảm 26% so với cùng kỳ năm trước

Thuê bao truyền hình số mặt đất (sử dụng ăng-ten nối thẳng vào tivi)sụt giảm mạnh khi còn 120.000 thuê bao, chỉ bằng 3% so với cuối 2012 Điềunày hoàn toàn phù hợp với đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặtđất đến năm 2020 đã được Chính phủ phê duyệt vào năm 2011 Ở chiềungược lại, số thuê bao truyền hình cáp lại tăng gần 1,2 triệu, đạt 5,6 triệu

Số lượng các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp năm 2013 tăngthêm 5 đơn vị so với cuối 2012 lên 33 đơn vị Thị phần thuê bao SCTV vẫnđứng đầu trong số các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp khi chiếm hơn34%, giảm nhẹ so với cuối 2012 Thị phần của VTVCab có sự tăng trưởng

đáng kể khi chiếm 32%, tăng gần 10 điểm phần trăm so với năm trước đó,trong khi VNPT lại bị giảm hơn 3 điểm phần trăm còn 16%.

Ở lĩnh vực cung cấp dịch vụ truyền hình số vệ tinh chỉ có ba nhà cungcấp Trong đó riêng VSTV chiếm gần 60% thị phần, AVG và VTC chia đềunửa thị trường còn lại Theo ictnews.vn, cả ba nhà cung cấp này đều cung cấpdịch vụ truyền trả tiền với số lượng thuê bao là khoảng 1,7 triệu thuê bao

Nhưng đến tháng 1/2016, MobiFone công bố thông tin là chính thức đãmua lại cổ phần tại công ty cổ phần nghe nhìn Toàn Cầu (AVG), tham giakinh doanh dịch vụ truyền hình trả tiền tại Việt Nam Đây là bước đi chiếnlược của MobiFone khi tham gia vào dịch vụ truyền hình

Vào ngày 25/04/2016, truyền hình An Viên chính thức đổi tên thươnghiệu và biểu tượng dịch vụ, chuyển sang sử dụng tên mobiTV Trong 6 thángđầu năm MobiFone đã phát triển được trên 168000 thuê bao truyền hìnhMobiTV và có lợi nhuận khoảng 6,4 tỷ đồng

Tính đến nay, số lượng thuê bao truyền hình trả tiền vẫn giữ ở mứckhoảng 9,9 triệu, trong đó số lượng thuê bao truyền hình cáp chiếm 80,8%.Tổng doanh thu dịch vụ truyền hình trả tiền là 9.624 tỷ đồng, thu hút khoảng9.500 lao động

b Trên thế giới

Hiện nay, trên thế giới các dịch vụ truyền hình vệ tinh đã được triểnkhai rộng rãi trên thế giới với các nhà cung cấp dịch vụ hàng đầu như Bsky ởAnh và Ailen, Premiere ở Đức, Sky ở Italia, Direct TV ở Mỹ,… và các nhàcung cấp khác ở Châu Mỹ, Châu Á, Trung Đông và Châu Phi Theo một