Điều chế đa sóng mang trực giao và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI    -NGUYỄN HỒNG TRUNG ĐỀ TÀI ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG TRỰC GIAO VÀ ỨNG DỤNG TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẤN : PGS-TS VŨ VĂN YÊM Hà Nội - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG TRỰC GIAO VÀ ỨNG DỤNG TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T” công trình nghiên cứu cá nhân Các số liệu luận văn số liệu trung thực tổng hợp từ tài liệu tham khảo có trích dẫn đầy đủ Vinh, ngày 26 tháng năm 2012 Học viên: Nguyễn Hồng Trung MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ OFDM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.1 Sơ lược OFDM .Error! Bookmark not defined 1.2 Các khái niệm liên quan đến OFDM Error! Bookmark not defined 1.2.1 Hệ thống đa sóng mang .Error! Bookmark not defined 1.2.2 Ghép kênh phân chia theo tần số FDM Error! Bookmark not defined 1.3 Biểu diễn toán học tín hiệu OFDM Error! Bookmark not defined 1.3.1 Trực giao Error! Bookmark not defined 1.3.2 Tạo sóng mang sử dụng IFFT .Error! Bookmark not defined 1.4 Khoảng thời gian bảo vệ mở rộng chu kỳ Error! Bookmark not defined 1.5 Điều chế OFDM .Error! Bookmark not defined 1.5.1 Điều chế QPSK Error! Bookmark not defined 1.5.2 Điều chế QAM Error! Bookmark not defined 1.6 Hệ thống OFDM băng gốc .Error! Bookmark not defined 1.6.1 Sơ đồ hệ thống OFDM băng gốc .Error! Bookmark not defined 1.6.2 Biểu diễn tín hiệu Error! Bookmark not defined 1.7 Đánh giá kỹ thuật OFDM Error! Bookmark not defined 1.7.1 Ưu điểm Error! Bookmark not defined 1.7.2 Nhược điểm .Error! Bookmark not defined 1.8 Kết luận chương Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2: ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRONG OFDM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1 Tổng quan kênh vô tuyến Error! Bookmark not defined 2.1.1 Suy hao .Error! Bookmark not defined 2.1.2 Bóng mờ Fading chậm Error! Bookmark not defined 2.1.3 Ảnh hưởng đa đường Fading nhanh Error! Bookmark not defined 2.1.4 Độ trải trễ Error! Bookmark not defined 2.1.5 Độ dịch Doppler Error! Bookmark not defined 2.1.6 Fading lựa chọn tần số Fading phẳng Error! Bookmark not defined 2.2 Mô hình kênh ước lượng kênh Error! Bookmark not defined 2.2.1 Mô hình kênh Error! Bookmark not defined 2.2.2 Ước lượng kênh .Error! Bookmark not defined 2.3 Các phương pháp ước lượng kênh hệ thống OFDM Error! Bookmark not defined 2.3.1 Phương pháp ước lượng kênh dùng pilot Error! Bookmark not defined 2.3.1.1 Ước lượng kênh dựa xếp pilot theo kiểu khối Error! Bookmark not defined 2.3.1.2 Ước lượng kênh dựa xếp pilot theo kiểu lược Error! Bookmark not defined 2.3.2 Phương pháp ước lượng kênh theo kiểu Wiener Error! Bookmark not defined 2.3.3 Lỗi ước lượng Error! Bookmark not defined 2.4 Kết luận chương Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3: ĐỒNG BỘ TRONG OFDM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1 Tổng quan đồng hệ thống OFDM Error! Bookmark not defined 3.1.1 Nhận biết khung Error! Bookmark not defined 3.1.2 Ước lượng khoảng dịch tần số Error! Bookmark not defined 3.1.2.1 Ước lượng phần thập phân Error! Bookmark not defined 3.1.2.2 Ước lượng phần nguyên Error! Bookmark not defined 3.1.3 Bám đuổi lỗi thặng dư FOE .Error! Bookmark not defined 3.2 Đồng thời gian Error! Bookmark not defined 3.2.1 Thuật toán đồng thô Error! Bookmark not defined 3.2.2 Thuật toán đồng tinh Error! Bookmark not defined 3.3 Đồng tần số .Error! Bookmark not defined 3.3.1 Đồng tần số sóng mang .Error! Bookmark not defined 3.3.1.1 Ước lượng khoảng dịch tần số sóng mang sử dụng CP Error! Bookmark not defined 3.3.1.2 Ước lượng khoảng dịch tần số sóng mang dựa liệu .Error! Bookmark not defined 3.4 Kết luận chương Error! Bookmark not defined CHƯƠNG : ỨNG DỤNG OFDM TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TIÊU CHUẨN DVB-T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 4.1 Giới thiệu DVB-T Error! Bookmark not defined 4.2 Sơ đồ khối điều chế số DVB-T Error! Bookmark not defined 4.2.1 Khối phân tán lượng (Energy Dispersal) Error! Bookmark not defined 4.2.2 Khối ghép xen (Outer Interleaver) Error! Bookmark not defined 4.2.3 Khối mã (Inner Coding) Error! Bookmark not defined 4.2.4 Khối ghép xen (Inner Interleaving) Error! Bookmark not defined 4.2.4.1 Bộ ghép xen bit (Bit Interleaver) Error! Bookmark not defined 4.2.4.2 Bộ ghép xen symbol (symbol interleaver) Error! Bookmark not defined 4.2.5 Biểu đồ chòm tín hiệu ánh xạ bit Error! Bookmark not defined 4.2.5.1 Mode truyền không phân cấp (non-hierachical) Error! Bookmark not defined 4.2.5.2 Mode truyền phân cấp (hierachical) Error! Bookmark not defined 4.3 Phương pháp ghép OFDM DVB-T Error! Bookmark not defined 4.3.1 Tín hiệu OFDM Error! Bookmark not defined 4.3.2 Đặc điểm OFDM DVB-T Error! Bookmark not defined 4.4 Tổ chức kênh OFDM .Error! Bookmark not defined 4.4.1 Phân chia kênh Error! Bookmark not defined 4.4.2 Các sóng mang phụ Error! Bookmark not defined 4.4.3 Chèn khoảng bảo vệ Error! Bookmark not defined 4.4.4 Đồng kênh truyền Error! Bookmark not defined 4.4.5 Tín hiệu tham số truyền TPS Error! Bookmark not defined 4.4.6 Cấu trúc khung OFDM .Error! Bookmark not defined 4.5 Điều chế OFDM DVB-T Error! Bookmark not defined 4.6 Kết luận chương .Error! Bookmark not defined CHƯƠNG : PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC THAM SỐ VÀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 5.1 Đặt vấn đề Error! Bookmark not defined 5.2 Phân tích lựa chọn tham số M-QAM, FEC Tg Error! Bookmark not defined 5.3 Phân tích lựa chọn phương thức truyền dẫn (2k, 8k) Error! Bookmark not defined 5.3.1 Khả thu di động .Error! Bookmark not defined 5.3.2 Ảnh hưởng tạp nhiễu loại sai pha, sai tần số nói chung Error! Bookmark not defined 5.3.3 Khả chống nhiễu đột biến Error! Bookmark not defined 5.3.4 Khả thực mạng đơn tần .Error! Bookmark not defined 5.4 Giá trị C/N cần thiết để đạt BER = x 10-4 sau giải mã VITERBI Error! Bookmark not defined 5.5 Tỷ số bảo vệ kênh truyền hình số bị can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự Error! Bookmark not defined 5.5.1 Can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự kênh Error! Bookmark not defined 5.5.2 Can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự kênh coi kênh cấm Error! Bookmark not defined 5.6 Tỷ số bảo vệ kênh truyền hình tương tự bị can nhiễu tín hiêu truyền hình số Error! Bookmark not defined 5.6.1 Can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh Error! Bookmark not defined 5.6.2 Can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh lân cận Error! Bookmark not defined 5.7 Tỷ số bảo vệ kênh truyền hình số bị can nhiễu tín hiệu truyền hình số Error! Bookmark not defined 5.7.1 Can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh Error! Bookmark not defined 5.7.2 Can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh lân cận Error! Bookmark not defined 5.8 Kết luận Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT VIỆC TRIỂN KHAI DVB-T TẠI NGHỆ AN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Đặc điểm tình hình Error! Bookmark not defined Một số kết đạt Error! Bookmark not defined Cơ sở pháp lý nghiên cứu đề xuất Error! Bookmark not defined Lựa chọn công nghệ phương thức phủ sóng truyền hình Error! Bookmark not defined 4.1 Xu phát triển Truyền hình kỹ thuật số: Error! Bookmark not defined 4.2 Lựa chọn phương thức phủ sóng Error! Bookmark not defined 4.3 Quy hoạch lộ trình phủ sóng Error! Bookmark not defined 4.3.1 Giai đoạn (từ 2011 đến 2013): Error! Bookmark not defined 4.3.2 Giai đoạn (từ 2013 đến 2015): Error! Bookmark not defined 4.3.3 Giai đoạn (từ 2015 đến 2020): Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thông số điều chế QPSK Error! Bookmark not defined Bảng 2.1 Hệ số suy hao đường truyền môi trường khác Error! Bookmark not defined Bảng 4.2: Vị trí sóng mang Pilot .Error! Bookmark not defined Bảng 4.3 Vị trí sóng mang TPS Error! Bookmark not defined Bảng 4.4: Định dạng nội dung tín hiệu TPS Error! Bookmark not defined Bảng 4.5 Các thông số OFDM DVB-T Error! Bookmark not defined Bảng 5.1 : Khả lựa chon tham số Error! Bookmark not defined Bảng 5.2 : Tốc độ bit hữu ích (Mbit/s) truyền kênh 8Mhz Error! Bookmark not defined Bảng 5.3 : Tập tham số tối ưu dung lượng cần truyền cho trước Error! Bookmark not defined Bảng 5.4 : Giá trị thông số OFDM kệnh 8MHz Error! Bookmark not defined Bảng 5.5: Tần số xê dịch phương thức 2k 8k Error! Bookmark not defined Bảng 5.6: Kết đo mật độ công suất tạp nhiễu pha Error! Bookmark not defined Bảng 5.7: Giá trị C/N cần thiết để đạt BER = 2x10-4 sau mạch giải mã Viterbi (trong kênh MHz điều chế không phân cấp) Error! Bookmark not defined Bảng 5.8: Tỷ số tín hiệu có ích (kênh số) can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự kênh Error! Bookmark not defined Bảng 5.9: Tỷ số tín hiệu có ích (kênh số) can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự kênh lân cận Error! Bookmark not defined Bảng 5.10: Tỷ số tín hiệu có ích (kênh số) can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh Error! Bookmark not defined Bảng 5.11 : Tỷ số tín hiệu có ích (kênh số) can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh lân cận Error! Bookmark not defined DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống đa sóng mang .Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Ghép kênh phân chia theo tần số .Error! Bookmark not defined Hình 1.3 Tín hiệu OFDM có sóng mang Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Phổ tín hiệu OFDM với sóng mang Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Bộ điều chế OFDM Error! Bookmark not defined Hình 1.6 Chèn khoảng thời gian bảo vệ vào tín hiệu OFDM Error! Bookmark not defined Hình 1.7 Khoảng thời gian bảo vệ giảm ảnh hưởng ISI Error! Bookmark not defined Hình 1.8 Biểu đồ không gian tín hiệu QPSK Error! Bookmark not defined Hình 1.9 Chùm tín hiệu M-QAM Error! Bookmark not defined Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống OFDM Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Đáp ứng xung thu truyền xung RF Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Minh họa fading lựa chọn tần số .Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Mô hình hệ thống ước lượng kênh dùng pilot Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Pilot xếp theo kiểu khối Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Pilot xếp theo kiểu lược Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Sơ đồ ước lượng kênh theo thuật toán LMS Error! Bookmark not defined Hình 2.8 Minh họa cho nguyên lý tính trực giao Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Quá trình đồng OFDM Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Những phần giống ký tự OFDM.Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Ngõ tương quan Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Ngõ tương quan lấy trung bình 20 ký tự OFDM Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Đồ thị thời gian Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Đồ thị thời gian [ M1 ( )  M ( )] Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Lỗi đồng gây nhiễu ICI Error! Bookmark not defined Hình 3.8 CP kí tự OFDM .Error! Bookmark not defined Hình 4.1 Sơ đồ khối máy phát DVB-T Error! Bookmark not defined Hình 4.2 Sơ đồ khối điều chế số DVB-T Error! Bookmark not defined Hình 4.3: Nguyên lý xáo trộn giải xáo trộn liệu Error! Bookmark not defined Hình 4.4: Quá trình phân tán lượng, mã hóa tráo liệu Error! Bookmark not defined Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý ghép xen Error! Bookmark not defined Hình 4.7: Mã ghép xen .Error! Bookmark not defined Hình 4.9: Ánh xạ bit đầu vào thành symbol điều chế với mode truyền phân cấp Error! Bookmark not defined Hình 4.10: Ánh xạ 16-QAM 64-QAM chòm với α = 1Error! Bookmark not defined Hình 4.11: Chòm điều chế phân cấp DVB-T .Error! Bookmark not defined Hình 4.12: Biểu đồ chòm không đồng với α = Error! Bookmark not defined Hình 4.13: Ánh xạ 16-QAM 64-QAM không đồng với α = Error! Bookmark not defined Hình 4.14: Phổ tín hiệu OFDM Error! Bookmark not defined Hình 4.15: Đáp ứng tần số kênh đa đường .Error! Bookmark not defined Hình 4.16: Tín hiệu phản xạ khoảng bảo vệ Error! Bookmark not defined Hình 4.17: Phân chia kênh OFDM Error! Bookmark not defined Hình 4.18 Sắp xếp sóng mang phụ Error! Bookmark not defined Hình 4.19 Chèn khoảng bảo vệ Error! Bookmark not defined Hình 4.20 Các sóng mang đồng Error! Bookmark not defined Hình 4.21 Cấu trúc khung OFDM Error! Bookmark not defined Hình 4.22: Khối OFDM hệ thống DVB-T Error! Bookmark not defined phương thức 8k phương thức chọn Ngoài ra, để tạo điều kiện cho thu di động, giảm thiểu đòi hỏi khắt khe chất lượng máy phát, máy thu (tạp nhiễu pha, méo phi tuyến…), tận dụng tối đa sở hạ tầng tương tự có, thiết lập mạng đa tần chí mạng SFN diện hẹp, phương thức 2k phương thức khuyến cáo 5.4 Giá trị C/N cần thiết để đạt BER = x 10-4 sau giải mã VITERBI C/N tỷ số bảo vệ (Protection Ratio) hai tham số cần quan tâm trình thiết lập hệ thống truyền hình số mặt đất Bảng 5.7: Giá trị C/N cần thiết để đạt BER = 2x10-4 sau mạch giải mã Viterbi (trong kênh MHz điều chế không phân cấp) Điều chế Giá trị C/N Tỷ lệ mã Kênh Gaussian Kênh Ricean Kênh Rayleigh QPSK 1/2 3,1 3,6 5,4 QPSK 2/3 4,9 5,7 8,4 QPSK 3/4 5,9 6,8 10,7 QPSK 5/6 6,9 8,0 13,1 QPSK 7/8 7,7 8,7 16,3 16-QAM 1/2 8,8 9,6 11,2 16-QAM 2/3 11,1 11,6 14,2 16-QAM 3/4 12,5 13,0 16,7 16-QAM 5/6 13,5 14,4 19,3 16-QAM 7/8 13,9 15,0 22,8 64-QAM 1/2 14,4 14,7 16,0 64-QAM 2/3 16,5 17,1 19,3 64-QAM 3/4 18,0 18,6 21,7 64-QAM 5/6 19,3 20,0 25,3 64-QAM 7/8 20,1 21,0 27,9 82 Mức C/N ngưỡng không phụ thuộc vào phương thức điều chế (M-QAM) va tỷ lệ mã tín hiệu chỉnh lỗi (FEC) mà phụ thuộc vào môi trường truyền sóng, vị trí thu, ăng ten thu chí thời điểm thu Giá trị C/N cần thiết để đạt mức BER = x 10-4 sau giải mã Voterbi, tương ứng với mức “gần lỗi” sau giải mã Reed- Solomon (BER < 1011 ) phương thức điều chế, tỷ lệ mã hiệu chỉnh lỗi môi trường truyền sóng khác trình bày bảng 5.7 5.5 Tỷ số bảo vệ kênh truyền hình số bị can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự 5.5.1 Can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự kênh Một điều quan trọng cần quan tâm phát triển hệ thống truyền hình số mặt đất tồn đồng thời hệ thống truyền hình tương tự số thời gian dài, băng tần sử dụng cho dịch vụ truyền hình nhiều nơi, nhiều nước lại hạn hẹp Kỹ thuật OFDM cho phép chịu can nhiễu kênh tín hiệu truyền hình tương tự Do vậy, trường hợp cần thiết, tín hiệu truyền hình số phát kênh với tín hiệu truyền hình tương tự Tuy nhiên, để đạt tỷ số lỗi bit, tỷ số tín hiệu có ích can nhiễu tín hiệu tương tự kênh cần thiết dung lượng liệu khác lại khác Như vậy, khả chịu đựng can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự kênh truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T phụ thuộc vào dung lượng bit tối đa truyền kênh Với dung lượng bit thấp (mật độ điều chế thấp, tỷ lệ mã hiệu chỉnh lỗi nhỏ), tỷ số tín hiệu có ích can nhiễu kênh cho phép thấp (khoảng -13 dB) Ngược lại, tỷ số cao dung lượng bit cần truyền lớn (mật độ điều chế cao, tỷ lệ mã sửa sai lớn) 83 Bảng 5.8: Tỷ số tín hiệu có ích (kênh số) can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự kênh Mật độ điều chế Tỷ lệ mã hiệu chỉnh lỗi Tín hiệu can nhiễu [dB] (khuyến cáo ITU) QPSK 1/2 -12 QPSK 2/3 -8 QPSK 1/2 -4 QPSK 5/6 QPSK 7/8 16-QAM 1/2 -8 16-QAM 2/3 -3 16-QAM 3/4 16-QAM 5/6 16-QAM 7/8 16 64-QAM 1/2 -3 64-QAM 2/3 64-QAM 3/4 64-QAM 5/6 15 64-QAM 7/8 20 Do phân bổ không đều, phổ lượng tín hiệu hình tương tự điều chế tập trung chủ yếu xung quanh tần số sóng mang hình, song mang tiếng sóng mang mầu Mặt khác dòng liệu tín hiệu truyền hình số lại chia cho 1705 sóng mang (phương thức 2k) 6817 sóng mang (phương thức 8k) kênh 8MHZ Can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự kênh lên tín hiệu truyền hình số chủ yếu gây nên thành phần tín hiệu có tần số xung quanh tần số mang hình, tiếng màu 5.5.2 Can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự kênh coi kênh cấm Điều cho phép tân dụng kênh cấm để quy hoạch mạng truyền dẫn phát sóng chương trình truyền hình số song song với tương tự kênh lân cận không lớn mức ngưỡng cho phép 84 Bảng 5.9: Tỷ số tín hiệu có ích (kênh số) can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự kênh lân cận Mật độ điều chế Tỷ lệ mã hiệu chỉnh lỗi QPSK 1/2 QPSK 2/3 QPSK 3/4 QPSK 5/6 QPSK 7/8 16-QAM 1/2 16-QAM 2/3 16-QAM 3/4 16-QAM 5/6 16-QAM 7/8 64-QAM 1/2 64-QAM 2/3 64-QAM 3/4 64-QAM 5/6 64-QAM 7/8 Tín hiệu can nhiễu [dB] (khuyến cáo ITU) Kênh lân cân Kênh lân cận -44 -47 -42 -43 -35 -38 5.6 Tỷ số bảo vệ kênh truyền hình tương tự bị can nhiễu tín hiệu truyền hình số 5.6.1 Can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh Do tín hiệu DVB-T có phân bổ gần giống phân bổ Gaus, truyền hình tương tự, tín hiệu DVB-T coi tạp nhiễu trắng Tín hiệu tương tự thu rõ nét (hình bị muỗi) với mức chênh lệch tín hiệu tương tự tín hiệu DVB-T lớn khoảng 40dB 5.6.2 Can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh lân cận Theo khuyến cáo ITU, tỷ số tín hiệu có ích (kênh tương tự) can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh lân cận -5dB 85 5.7 Tỷ số bảo vệ kênh truyền hình số bị can nhiễu tín hiệu truyền hình số 5.7.1 Can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh Tương tụ trường hợp can nhiễu tín hiệu truyền hình số tín hiệu truyền hình tương tự kênh, tín hiệu số không mong muốn coi tạp nhiễu Gauss, nói xác coi lượng tạp nhiễu Gauss công thêm vào tạp nhiễu có sẵn kênh thông tin Bảng 5.10: Tỷ số tín hiệu có ích (kênh số) can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh Mật độ điều chế Tỷ lệ mã hiệu chỉnh lỗi Tín hiệu can nhiễu [dB] (khuyến cáo cảu ITU) QPSK 1/2 QPSK 2/3 QPSK 3/4 QPSK 5/6 QPSK 7/8 16-QAM 1/2 16-QAM 2/3 16-QAM 3/4 13 16-QAM 5/6 14 16-QAM 7/8 64-QAM 1/2 64-QAM 2/3 64-QAM 3/4 64-QAM 5/6 64-QAM 7/8 19 5.7.2 Can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh lân cận Tín hiệu DVB-T khả phát sóng kênh lân cận (trên dưới) hệ thông truyền hình tương tự mà có khả tương tự hệ thống truyền hình số Trong tương lai, công nghệ truyền hình tương tự chấm dứt tồn tại, sử dụng tất kênh dải tần VHF UHF để phát 86 chương trình truyền hình số mà không cần phải cách kênh (N  2) Bảng 5.11 : Tỷ số tín hiệu có ích (kênh số) can nhiễu tín hiệu truyền hình số kênh lân cận Tín hiệu can nhiễu [dB] Mật độ điều chế Tỷ lệ mã hiệu (khuyến cáo ITU) chỉnh lỗi Kênh lân cân Kênh lân cận QPSK 1/2 -30 -30 QPSK 2/3 nt nt QPSK 3/4 nt nt QPSK 5/6 nt nt QPSK 7/8 nt nt 16-QAM 1/2 nt nt 16-QAM 2/3 nt nt 16-QAM 3/4 nt nt 16-QAM 5/6 nt nt 16-QAM 7/8 nt nt 64-QAM 1/2 nt nt 64-QAM 2/3 nt nt 64-QAM 3/4 nt nt 64-QAM 5/6 nt nt 64-QAM 7/8 nt nt 87 5.8 Đề xuất việt triển khai hệ thống truyền hình số DVB-T Nghệ An Trên sở vấn đề kỹ thuật vậy, để ứng dụng triển khai Nghệ An thân có đề xuất sau: 5.8.1 Đặc điểm tình hình Tỉnh Nghệ An nằm trung tâm khu vực Bắc Trung Bộ, đất rộng, người đông Với diện tích 16.490,25 km2, lớn nước, địa hình phức tạp, 83% diện tích đồi núi dân số 2,9 triệu người, đứng thứ tư nước, phân bổ 20 đơn vị hành gồm 17 huyện, thành phố Vinh, thị xã Cửa Lò Thái Hòa Có 10 huyện miền núi (trong có huyện miền núi cao), dân tộc gồm: Kinh, Thái, Thổ, Mông, Khơ Mú, Ơ Đu Việc cung cấp thông tin qua sóng PT-TH có ý nghĩa quan trọng Qua khảo sát thực tế địa bàn tỉnh Nghệ An cho thấy: - Số xã thu Đài THVN: 479, chiếm 100% - Số xã thu Đài Truyền hình Nghệ An: 404 xã, chiếm 84% - Số hộ có máy thu hình: Cả tỉnh: 89%, cao TP Vinh 97%, thấp Kỳ Sơn 39%.Trong đó: + Tỷ lệ dùng đầu thu anten chảo: Cả tỉnh: 55%, cao Tân Kỳ 84%, thấp TP Vinh 4% + Tỷ lệ dùng anten dàn: Cả tỉnh: 32%, cao TP Vinh 71%, thấp Kỳ Sơn 1% + Tỷ lệ hộ dùng truyền hình cáp: Cả tỉnh: 4%, cao TP Vinh 29%, huyện chưa có TH cáp: Nghĩa Đàn, Quỳ Châu, Quế Phong; Yên Thành, Thanh Chương, Tân Kỳ; Anh Sơn, Con Cuông, Tương Dương, Kỳ Sơn Theo số liệu thống kê trên, nhìn chung tình hình phổ cập phương tiện nghe nhìn tập trung khu vực thành phố, đồng bằng, vùng trung tâm đô thị; huyện miền núi, đặc biệt vùng núi cao, vùng lõm sóng tỷ lệ thấp Nếu tính phủ sóng qua vệ tinh Vinasat-1 100% số xã phủ sóng NOV NTV thông qua gói cước Công ty VTC Nhưng số lượng chất lượng chương trình VTC hạn chế, giá đầu thu thuê bao cao so với thu nhập người dân Bởi vậy, số lượng đầu thu (set-top-box) VTC địa bàn Nghệ An hạn chế 88 Hiện tiến hành lắp đặt máy phát sóng số mặt đất Vinh, Đô Lương, Quỳnh Lưu, Nghĩa Đàn 5.8.2 Một số kết đạt - Trong thời gian gần Đài kịp thời xây dựng thực Đề án phủ sóng Phát truyền hình qua vệ tinh Ngày 21/01/2009, chương trình Truyền hình Nghệ An phủ sóng qua vệ tinh Vinasat-1 đài kỹ thuật số VTC nước Và đến tháng 2/2010 chương trình phát tiếp tục phủ sóng qua vệ tinh hệ thống đài kỹ thuật số VTC Ngoài chương trình NTV phủ sóng qua số đài truyền hình cáp nước, hệ thống MyTV toàn quốc, đưa tiếng nói Nghệ An đến với bạn bè nước khu vực Với hệ thống tiếp phát sóng 20 Đài Truyền thanh-Truyền hình huyện, thành phố, thị xã công suất từ 200W đến KW, 438 đài truyền sở nối dài thêm cánh sóng Nghệ An diện phủ sóng đạt xấp xỉ 90% số dân xem chương trình NTV 5.8.3 Cơ sở pháp lý nghiên cứu đề xuất - Quyết định số 83/2004/QĐUB.TC ngày 03/8/2004 UBND tỉnh việc ban hành quy định Chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn, cấu tổ chức Đài PT-TH Nghệ An; Quyết định 789/QĐ-UBND ngày 06/03/2007 UBND tỉnh việc điều chỉnh tổ chức, máy Đài Phát - Truyền hình Nghệ An - Quyết định số 22/2009/QĐ-TTg ngày 16/02/2009 Thủ tướng Chính phủ v/v Phê duyệt Quy hoạch Truyền dẫn phát sóng phát thanh, truyền hình đến năm 2020 - Nghị số 339/2010/NQ-HĐND ngày 10/02/2010 HĐND tỉnh Nghệ An khóa XV-Kỳ họp thứ 19 - Quyết định số 1787/QĐ-UBND ngày 05/5/2010 UBND tỉnh Nghệ An v/v Phê duyệt Quy hoạch phát triển báo chí tỉnh nghệ An đến năm 2020 - Thông tư liên tịch số 17/2010/TTLT-BTTTT-BNV ngày 27/7/2010 Bộ Thông tin Truyền thông - Bộ Nội vụ v/v hướng dẫn chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn cấu tổ chức Đài PT-TH thuộc UBND cấp tỉnh, Đài TT-TH thuộc UBND cấp huyện - Quyết định số 20/211/QĐTTg ngày 24/3/2011 Thủ tướng Chính phủ v/v Ban hành Quy chế quản lý hoạt động Truyền hình trả tiền 89 - Thông báo số 304-TB/TU ngày 19/8/2011 việc Ý kiến thường trực Tỉnh ủy Nghệ An đánh giá hoạt động Đài PT-TH Nghệ An giai đoạn 2006-2010 định hướng phát triển giai đoạn 2011-2015 5.8.4 Lựa chọn công nghệ phương thức phủ sóng truyền hình Tại Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch truyền dẫn, phát sóng phát thanh, truyền hình đến năm 2020 vào ngày 16/2/2009 Trên sở đó, Bộ Thông tin Truyền thông xây dựng Đề án số hóa với mốc thời gian quan trọng sau: - Trước ngày 31/12/2016, đài truyền hình trung ương địa phương chấm dứt việc phát sóng truyền hình tương tự (analog) thành phố lớn để chuyển sang phát sóng hạ tầng truyền dẫn, phát sóng kỹ thuật số mặt đất - Trước ngày 31/12/2020, đài truyền hình chấm dứt việc phát sóng tương tự chuyển sang phát sóng hạ tầng truyền dẫn, phát sóng kỹ thuật số mặt đất toàn lãnh thổ Việt Nam Việc chuyển đổi theo lộ trình số hóa nêu áp dụng cho tất đài truyền hình lãnh thổ Việt Nam, kể VTV Trong giai đoạn độ chuyển sang truyền hình số Để xem truyền hình số (qua cáp, qua vệ tinh, phát sóng mặt đất) cần có đầu thu tín hiệu số (còn gọi thu hay giải mã truyền hình số, set-top box) máy thu hình kết nối với Set-top box thu tín hiệu số truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh truyền hình số mặt đất hoàn toàn khác Để thu sóng truyền hình số mặt đất phải có settop box theo tiêu chuẩn DVB-T anten thu thông dụng Thu từ vệ tinh yêu cầu đầu thu theo tiêu chuẩn DVB-S DVB-S2 Đồng thời với việc số hóa thiết bị truyền dẫn phát sóng Từ ngày 01/01/2012 tất máy thu hình sản xuất nhập vào Việt Nam phải tích hợp chức thu truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn mã hoá tín hiệu hình ảnh âm MPEG-4 (có hỗ trợ thu MPEG-2 đến 2015) Bộ Thông tin Truyền thông đưa thiết bị số truyền hình vào danh mục thiết bị công nghệ cao Do nhà nước có ưu đãi khoản thuế giá thành máy thu hình kỹ thuật số hạ đến mức thấp máy thu hình analog hình phẳng 90 Trên sở tiêu kỹ thuật đồ án nêu truyền hình số theo tiêu chuẩn DVB-T cho phép tích hợp truyền đồng thời tín hiệu truyền hình, phát dịch vụ truyền liệu khác Bởi phát sóng truyền hình số mặt đất sóng phát truyền đồng thời với tín hiệu truyền hình Để phủ sóng phát thanh, truyền hình địa bàn toàn tỉnh khu vực Dựa hai phương thức phủ sóng qua vệ tinh phát sóng mặt đất Đối với vùng sâu, vùng xa, vùng biên giới tăng cường sử dụng dịch vụ phát thanh, truyền hình vệ tinh kết hợp với trạm phát lại công suất nhỏ trung bình Với người dân, hỗ trợ theo đối tượng sách, nghèo, vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo, có khoảng thời gian hỗ trợ cho đối tượng sớm số hóa thuộc thành phần để thúc đẩy lộ trình số hóa 5.8.5 Quy hoạch lộ trình phủ sóng Giai đoạn (từ 2011 đến 2013): Giai đoạn độ từ phát sóng tương tự (analog) sang phát sóng số (digital): - Triển khai đầu tư lắp đặt máy phát hình 20 KW - kênh 11 Đài PT-TH nghệ An phát sóng hai chế độ tương tự số Hiện dự án triển khai Giai đoạn (từ 2013 đến 2015): Đồng thời vừa phát sóng analog, vừa phủ sóng NTV2 (các chương trình thông tin thường thức xã hội) khu vực thành phố Vinh lân cận: Trước mắt để phủ sóng NTV2 khu vực thành phố Vinh lân cận Đài cần đầu tư lắp đặt máy phát hình số, lựa chọn chương trình phát sóng để kích thích người xem mua sắm thiết bị thu Set-Top-Box máy thu hình kỹ thuật số Giai đoạn (từ 2015 đến 2020): Mở rộng mạng phủ sóng khu vực đồng trung du: - Từ 2015 đến 2017: Lắp đặt thêm máy phát sóng số hai huyện Đô Lương Yên Thành Tạo thành mạng đơn tần máy phát đảm bảo chất lượng tín hiệu ổn định khu vực phủ sóng - Từ 2017 đến 2020: Chuyển đối máy phát khu vực vùng núi, vùng cao thành máy phát số để phủ sóng phạm vi toàn tỉnh 91 5.9 Kết luận Trong trình thiết lập hệ thống truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T cần xác định tập giá trị tối ưu tham số: M-QAM; khoảng bảo vệ Tg; Tỷ lệ mã hiệu chỉnh lỗi FEC, phương thức truyền sóng 2k/8k; nhằm đạt yêu cầu hệ thống với tỷ số bit thấp M-QAM, Tg, tỷ lệ mã FEC định dung lượng liệu (số lượng chương trình) truyền kênh Tập tối ưu giá trị tham số cho tỷ số lỗi bit thấp điều kiện hệ thống Việc lựa chọn tham số 2k/8k lại tác động đến độ tin cậy ổn định hệ thống mà tùy thuộc vào mục đích nhà thiết kế hệ thống (ví dụ: thi động hay cố định, SFN hay MFN…) Trong thực tế, khó chọn tập giá trị tối ưu tham số cho hệ thông truyền hình số mặt đất toàn lãnh thổ mà chọn tập giá trị tối ưu cho địa phương, khu vực, hoàn cảnh cụ thể Có đạt hiệu kinh tế kỹ thuật cao Ngoài ra, để đảm bảo thu ổn định, hệ thống phải đáp ứng tiêu kỹ thuật như: - Giá trị C/N cần thiết để đạt BER = 2x10-4 sau giải mã Viterbi Tỷ số bảo vệ kênh truyền hình số can nhiễu tín hiệu truyền hình tương tự - Tỷ số bảo vệ kênh truyền hình tương tự can nhiễu tín hiệu truyền hình số Tỷ số bảo vệ kênh truyền hình số can nhiễu tín hiệu truyền hình số; Về vấn đề thiết lập mạng đơn tần (SFN) Mạng đơn tần (SFN) mạnh tiêu chuẩn DVB-T SFN cho phép phát 46 chương trình truyền hình kênh cao tần RF toàn lãnh thổ, tiết kiệm tối đa tài nguyên tần số Tuy nhiên, điều kiện triền khai mạng đơn tần SFN đòi hỏi máy phát phải đồng “đến mức bit” Ngoài yêu cầu đồng bộ, SFN đòi hỏi tất máy phát phải phát số lượng, nội dung chương trình Thiết lập mạng đơn tần, điều mong muốn tất quốc gia chọn tiêu chuẩn DVB-T điều kiện, hoàn cảnh có tính khả thi 92 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kỹ thuật đa sóng mang trực giao kỹ thuật đại cho truyền thông tương lai Đây kỹ thuật mới, vấn đề kỹ thuật đối tượng quan tâm nghiên cứu nhiều Đồ án tốt nghiệp tìm hiểu số vấn đề kỹ thuật hệ thống OFDM, là: Ước lượng kênh, đồng OFDM ứng dụng OFDM truyền h ì n h s ố m ặ t đ ấ t t i ê u c h u ẩ n DVB-T Vì khả chống hiệu ứng đa đường động tốt hệ thống OFDM tạo cho nghành truyền hình có hai khả mà truyền hình tương tự truyền hình số tuân theo tiêu chuẩn đạt là: - Khả thu di động dịch vụ truyền hình quảng bá - Khả tạo nên mạng đơn tần phạm vi rộng Đối với hệ thống truyền hình tương tự hệ thống thông tin, máy phát cạnh dùng chung tần số vấn đề vô khó khăn Vì hệ thống cần có quy hoạch tần số cẩn thận phương án tái sử dụng tần số Mạng đơn tần SFN mạng gồm nhiều máy phát động tần số phát nội dung Mỗi máy phát mạng SFN tuân theo quy tắc sau : - Phát tần số - Phát lúc - Phát liệu Như điểm thu biên vùng phủ sóng thu nhiều tín hiệu từ trạm phát khác thu coi tín hiệu trễ nhân tạo Vậy mạng SFN khả thi OFDM giải vấn đề thu nhiều đường Từ việc tìm hiểu các kĩ thuật hệ thống OFDM trình bày chương trước, tiếp tục nghiên cứu ứng dụng OFDM mà nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực thông tin vô tuyến Công nghệ lựa chọn kết hợp phương pháp điều chế cổ điển phương pháp đa truy cập vô tuyến, ứng dụng OFDM dành cho 93 mạch vòng vô tuyến nội hạt, LAN vô tuyến, dịch vụ truyền thông cá nhân tế bào Các hệ thống đa truy cập cá nhân tế bào dựa OFDM OFDM - TDMA MC - TDMA xem xét hệ hệ thống vô tuyến nhiều người sử dụng Ngoài luận văn nghiên cứu đề xuất việc ứng dụng công nghệ truyền hình số mặt đất DVB-T, DVB-T2 Nghệ An 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Quốc Bình, Đinh Thế Cường, Đỗ Công Hùng (2006), Nâng cao chất lượng hệ thống OFDM BICM-ID, Học viện kỹ thuật Quân Bộ bưu viễn thông - Tổng công ty VTC(2006), Đề tài Các thử nghiệm máy phát hình số DVB-T ThS Trịnh Thị Hà (2006), Ứng dụng OFDM mạng không dây Tiểu luận OFDM , Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM, http://www.ebook.edu.vn Đỗ Hoàng Tiến - Vũ Đức Lý(2000), Truyền hình số, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Đỗ Hoàng Tiến - Dương Thanh Phương (2004), Truyền hình kỹ thuật số, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội ThS Nguyễn Ngọc Tiến (2003), Một số vấn đề kỹ thuật hệ thống OFDM , http://www.tapchibcvt.gov.vn/News/PrintView.aspx?ID=15621 TS Ngô Thái Trị (2005), Truyền hình số mặt đất DVB-T, NXB Bưu điện Tiếng Anh "A soft-input soft-output APP module for iterative decoding of concatenated codes", IEEE Commun Lett., vol 1, pp 22-24, Jan 1997 10 C Berrou, A Glavieux, and P Thitimajshima, "Near Shannon limit error correcting coding and decoding: Turbo-codes", in Proc ICC'93, pp 1064 1070, May 1993 11 ETS - 300 - 744, European Standard (Telecommunications services 1999), Digital broadcasting systems for television, sound anh data services, Framing structure, Channel coding and modulation for digital terrestrial television, DVB Project Technical Publication 12 E Zehavi, "8-PSK trellis codes for a Rayleigh fading channel", IEEE Trans Commun., vol 40, pp 873-883, May 1992 13 G Caire, G Taricco, and E Biglieri, "Bit-interleaved coded modulation", IEEE Trans Inform Theory, vol 44, pp 927-946, May 1998 95 14 G Ungerboeck, "Channel coding with multilevel/phase signals", IEEE Trans Inform Theory, vol 28, pp 56-67, Jan 1982 15 N Seshadri and C-E W Sundberg, "Multilevel trellis coded modulations for the Rayleigh fading channel", IEEE Trans Commun., vol 41, pp 1300-1310, Sep 1993 16 J Hagenauer, "The Turbo principle: Tutorial introduction and state of the art", in Proc Int Symp Turbo Codes and Related Topics, pp 1-11, Sept 1997 17 X Li and J A Ritcey, "Bit-interleaved coded modulation with iterative decoding", IEEE Commun Lett., vol 1, pp 169-171, Nov 1997 96 ... tài "Điều chế đa sóng mang trực giao ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T" làm nội dung luận văn tốt nghiệp cao học Luận văn gồm chương: Chương 1: Tổng quan điều chế đa sóng mang trực giao OFDM... đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG TRỰC GIAO VÀ ỨNG DỤNG TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T công trình nghiên cứu cá nhân Các số liệu luận văn số liệu trung thực tổng hợp từ... dẫn truyền hình số DVB-C DVB – Cable Truyền dẫn truyền hình số qua cáp DVB-S DVB – Satellite Truyền dẫn truyền hình số qua vệ tinh DVB-T DVB-T - Digital Video Truyền hình số mặt đất Broadcasting