Nghiên cứu ứng dụng tiêu chuẩn truyền số thế hệ thứ hai DVB t2 trong ngành truyền hình tại việt nam

Bảng 2.10 Tham số khoảng thời gian bảo vệ ∆ trong mạng đơn tần Bảng 2.11 Mối liên hệ giữa khoảng Thời gian bảo vệ ∆ và khoảng cách giữa các máy phát trong mạng đơn tần SFN Bảng 2.12 Khoả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRONG NGÀNH TRUYỀN HÌNH TẠI VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN VĂN KHANG

Hà Nội - Năm 2014

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I - CÁC CƠ SỞ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2

I LỘ TRÌNH SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TẠI VIỆT NAM 3

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 3

1.2 LỘ TRÌNH SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TẠI VIỆT NAM 3

1.3 MỤC TIÊU CỦA QUÁ TRÌNH SỐ HÓA 3

1.4 MỤC TIÊU CỤ THỂ 4

1.4.1 Đến năm 2015: 4

1.4 2 Đến năm 2020: 5

1 5 CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 5

II TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ MẶT ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI 6

III TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ MẶT ĐẤT TẠI VIỆT NAM 7

3.1 TỔNG CÔNG TY VTC 7

3.2 ĐÀI TRUYỀN HÌNH TP.HCM 8

3.3 ĐÀI PHÁT THANH VÀ TRUYỀN HÌNH BÌNH DƯƠNG 8

3.4 CÔNG TY NGHE NHÌN TOÀN CẦU (AVG) 8

CHƯƠNG II - TỔNG QUAN VỀ TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT 9

I TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN DVB – T 9

1.1 TỔNG QUAN 9

1.1.1 Hệ thống truyền hình số mặt đất được khái quát như hình vẽ dưới đây: 9

1.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DVB-T 10

1.2.1 Thông số kỹ thuật chính 10

1.2.2 Mode 2k và 8k, độ rộng kênh 8MHz 11

1.2.3 Kiểu điều chế và tốc độ bit, độ rộng kênh 8MHz 11

1.3 ĐẶC ĐIỂM VÀ TIÊU CHUẨN CỦA TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T 12

1.4 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T 14

1.5 GIẢI PHÁP CƠ BẢN Ở TỪNG KHỐI CHỨC NĂNG CỦA DVB-T 15

1.5.1 Ghép kênh và mã hóa nguồn dữ liệu MPEG-2 15

1.5.2 Khối ghép kênh truyền tải và ngẫu nhiên hóa số liệu 16

1.5.3 Khối mã ngoại và ghép xen ngoại 16

1.5.4 Khối mã nội (inner coder) 16

1.5.5 Khối ghép nội (inner interleaver) 16

1.5.6 Chòm sao tín hiệu và quá trình ánh xạ (mapper) 17

1.5.7 Cấu trúc khung OFDM 17

1.5.7.1 Chèn các sóng mang phụ 19

1.5.7.2 Chèn khoảng bảo vệ 19

1.5.7.3 Đồng bộ kênh 20

1.5.8 Các tín hiệu chuẩn 20

1.5.9 Khối D/A 21

1.5.10 Khối thiết bị đầu cuối 21

II TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN DVB– T2 22

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TIÊU CHUẨN DVB -T2 22

2.2 NHỮNG TIÊU CHÍ CƠ BẢN CỦA DVB-T2 22

2.3 CÁC ĐẶC TÍNH CHÍNH CỦA DVB-T2 24

2.3.1 MÔ HÌNH TỔNG QUÁT HỆ THỐNG DVB-T2 24

2.3.2 MÔ HÌNH CẤU TRÚC DVB-T2 25

2.4 KẾT LUẬN 39

III MẠNG ĐƠN TẦN – SFN 40

3.1 MẠNG PHÁT SÓNG SỐ MẶT ĐẤT ĐƠN TẦN (SFN) 40

3.2 MÔ HÌNH TỔNG QUAN MẠNG ĐƠN TẦN SFN 40

3.3 ĐẶCĐIỂM CỦA MẠNG ĐƠN TẦN SFN 41

3.4 VẤN ĐỀĐỒNG BỘ CÁC MÁY PHÁT THUỘC MẠNG ĐƠN TẦN 42

3.4.1 Bù thời gian trễ tĩnh để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần 45

3.4.2 Bù thời gian trễ động để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần 46

3.4.3 Cài thêm các gói chứa thông tin vào dòng TS để phục vụ đồng bộ 46

3.5 Tham số khoảng thời gian bảo vệ (∆) trong mạng đơn tần 46

3.6 Nhiệm vụ của khối thích ứng mạng đơn tần 48

3.7 Nhiệm vụ của khối đồng bộ hệ thống (Sync system) 49

3.8 SỬ DỤNG MẠNG ĐƠN TẦN MÁY PHÁT PHÂN TÁN 50

3.8.1 Sử dụng các bộ phát lập tín hiệu RF cùng kênh OCR (On- Channel Repeater) 51

3.8.2 Các yêu cầu đối với bộ phát lặp cùng kênh OCR 52

CHƯƠNG III - XÂY DỰNG HẠ TẦNG TDPS KỸ THUẬT SỐ MẶT ĐẤT SFN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 53

I. ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ ĐỊA LÝ – KINH TẾ - XÃ HỘI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 53

II TỔNG QUAN HỆ THỐNG 54

III MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI TRUYỀN DẪN PHÁT SÓNG 55

IV TIÊU CHÍ CHUNG 56

V PHƯƠNG ÁN ĐẶT TRẠM PHÁT SÓNG TẠI TẤT CẢ CÁC ĐÀI THUỘC KHU VỰC TÂY NAM BỘ 57

5.1 Trên cơ sở, mạng lưới truyền dẫn phát sóng truyền hình kỹ thuật số mặt đất được mô tả như hình dưới đây: 58

5.2 Toàn bộ hệ thống gồm có 3 phần chính: 58

VI THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ CÁC TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG 59

6.1 Yêu cầu về mạng truyền dẫn phát sóng D VB-T2 59

6.2 Tiêu chuẩn áp dụng 60

6.3 Chuẩn nén 61

6.4 Tốc độ bít 62

VII BỘ THÔNG SỐ TRUYỀN DẪN TRONG MẠNG SFN 63

7.1.Giải pháp đồng bộ trong mạng SFN 63

7.2 Thông số phát sóng 63

7.3 Dung lượng truyền tải trên một kênh tần số 65

7.4 Giải pháp ghép kênh liền kề 65

VIII CẤU HÌNH MẠNG LƯỚI – THIẾT BỊ 67

8.1 Trung tâm truyền hình 67

8.2 Hệ thống khóa mã 68

8.3 Mạng truyền dẫn tín hiệu 69

8.3.1 Truyền dẫn tín hiệu bằng vệ tinh 69

8.3.2 Truyền dẫn tín hiệu bằng cáp quang 71

8.3.3 Kết hợp các phương án truyền dẫn 72

IX MẠNG LƯỚI TRẠM PHÁT SÓNG MẶT ĐẤT 73

9.1 Cấu hình một trạm phát 73

9.2 Quy mô mạng lưới 74

9.3 Các trạm bù sóng 75

9.4 Bản đồ phủ sóng 75

X KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 79

XI HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI 85

XII TÀI NGUYÊN VIỄN THÔNG 86

12.1 Trung tâm tổng kiểm soát mạng 86

12.2 Dự phòng thiết bị để phát sóng 87

XIII KẾT LUẬN CHUNG 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được

thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS NGUYỄN VĂN KHANG

Các số liệu sử dụng phân tính trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng đã được công bố theo đúng qui định Các kết quả phân tích trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây

Hà Nội, ngày 28 tháng 02 năm 2014

Tác giả luận văn

ĐẶNG VĂN BỀN

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Terrestrial broadcasting

Hệ thống truyền hình số mặt đất thế hệ thứ nhất

DVB-T2 DVB-T2 system for

Terrestrial broadcasting

Hệ thống truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2

HDTV High Definition Television Truyền hình độ phân giải cao MPEG Moving Picture Experts Group

Tiêu chuẩn nén ảnh động

OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia tần số trực giao

PRBS Pseudo Random Binary Sequency Chuỗi giả ngẫu nhiên

PES Packetized Elementary Streams Dòng cơ sở đóng gói

QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế cơ sở QAM

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế pha

SDTV Standard Definition Television Truyền hình độ nét chuẩn

SNR Signal-to-noise ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm

VCM Variable Coding and Modulation Mã hóa và điều chế thay đổi VLC Variable Length Coding Mã hóa với độ dài từ mã thay

đổi

TSPS Transport Stream Partial Stream Dòng TSPS

TSPSC Transport Stream Partial Stream

JPEG Joint Photographic Experts Group Tiêu chuẩn nén ảnh tĩnh T2-MI DVB-T2 Modulator Interface Giao diện điều chế gói tin T2 16-QAM 16-ary Quadrature

Amplitude Modulation

Phương thức điều chế 16- QAM

256-QAM 256-ary Quadrature

Amplitude Modulation

Phương thức điều chế 256- QAM

64-QAM 64-ary Quadrature

Amplitude Modulation

Phương thức điều chế 64-QAM

ACM Adaptive Coding and

Modulation

Mã hóa và điều chế thích ứng

Hocquenghem multiple error

correction binary block code

Bose-Chaudhuri- Hocquenghem sửa lỗi nhiều mã khối nhị phân BICM Bit Interleaved Coding and

cho tương lai

IFFT Inverse Fast Fourier

Transform

Biến đổi nhanh Fourier ngược

ISSYI Input Stream SYnchronizer

LDPC Low Density Parity Check

(codes)

Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp

MISO Multiple Input, Single

COFDM Coded Orthogonal Frequency

Division Multiplex

Mã ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

SISO Single Input Single Output Một ngõ vào, một ngõ ra

Sequence Pseudo

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật chính của DVB-T

Bảng 2.2 Các tham số sóng mang ở Mode 8K và Mode 2K

Bảng 2.3 Kiểu điều chế và tốc độ bít

Bảng 2.4 Các tham số của 1 ký tự OFDM

Bảng 2.5 DVB-T2 so với DVB-T

Bảng 2.6 Dung lượng dữ liệu DVB-T2 so với DVB-T trong mạng SFN

Bảng 2.8 Thông số mã hóa FEC đối với FECframe thường (nldpc = 64800 bits)

Bảng 2.9 Thông số mã hóa FEC đối với FECframe ngắn (nldpc = 16200 bits)

Bảng 2.10 Tham số khoảng thời gian bảo vệ (∆) trong mạng đơn tần

Bảng 2.11 Mối liên hệ giữa khoảng Thời gian bảo vệ ∆ và khoảng cách giữa các máy phát trong mạng đơn tần SFN

Bảng 2.12 Khoảng thời gian của một Mega –frame

Bảng 2.13 Thời gian trễ cực đại và khoảng cách cực đại cho phép tương ứng với các chế độ điều chế OFDM khác nhau trong tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T

Bảng 3.1 Thông số truyền dẫn tín hiệu DVB-T theo phương thức mạng đơn tần SFN

Bảng 3.2 Thông số phát sóng trong mạng SFN DVB-T2

Bảng 3.3 Hệ thống thiết bị Trung tâm truyền hình bao gồm

Bảng 3.4 Hệ thống thiết bị truyền dẫn vệ tinh bao gồm:

Bảng 3.5 Hệ thống thiết bị cho mạng truyền dẫn tín hiệu bao gồm

Bảng 3.6 Hệ thống thiết bị tại các trạm thu phát bằng viba:

Bảng 3.7 Hệ thống thiết bị Tại trạm phát sóng mặt đất bao gồm

Bảng 3.8 Các trạm phát sóng trong mạng lưới

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Tổng quan hệ thống truyền hình số mặt đất

Hình 2.2 Tiêu chuẩn DVB-T

Hình 2.3 Sơ đồ khối chức năng hệ thống phát hình số mặt đất DVB-T

Hình 2.4 Thực hiện ánh xạ (mapping) dữ liệu lên các symbol

Hình 2.5 Phân chia kênh

Hình 2.6 Phân bổ sóng mang của DVB-T (chưa chèn khoảng bảo vệ)

Hình 2.7 Phân bố sóng mang khi chèn thêm khoảng thời gian bảo vệ

Hình 2.8 Các tia sóng đến trong khoảng thời gian bảo vệ

Hình 2.9 Sơ đồ khối máy phát hình số

Hình 2.10 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống DVB-T2 mức cao

Hình 2.17 Chòm sao 16-QAM "xoay"

Hình 2.18 Thành tích của chòm sao xoay so với không xoay

Hình 2.19 Định dạng của dữ liệu trước khi đan xen bit

Hình 2.20 So sánh mã sửa sai sử dụng trong DVB-T và DVB-T2

Hình 2.21 Ma trận H và các điểm kiểm tra

Hình 2.27 Bù thời gian truyền dẫn

Hình 3 Bản đồ số dân cư, sông ngòi, nhà cửa Khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long Hình 3.1 Bản đồ sử dụng cho tính toán

Hình 3.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống truyền dẫn phát sóng khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

Hình 3.3 Mô hình Mạng đơn tần (nguồn ETSI TS 101 191)

Hình 3.4 Mạng truyền dẫn thông qua vệ tinh đến trạm PS tại các địa phương Hình 3.5 Cấu hình dự phòng Truyền dẫn Vệ tinh

Hình 3.6 Sơ đồ dự phòng kết hợp Viba và Cáp quang

Hình 3.7 Mô hình một trạm phát sóng số mặt đất

Hình 3.8 Bản đồ phủ sóng khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

Hình 3.9 Bản đồ địa hình Khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

Hình 3.10 Bản đồ khu vực Tây Nam bộ và vị trí các trạm

Hình 3.11 Bản đồ phủ sóng Rooftop 10m Anten thường

Hình 3.12 Bản đồ phủ sóng Rooftop 10m Anten khuếch đại

Hình 3.13 Bản đồ phủ sóng Outdoor 5m Anten thường

Hình 3.14 Bản đồ phủ sóng Outdoor 5m-Anten Khuyếch Đại

Hình 3.15 Bản đồ phủ sóng Indoor 1,5m Anten thường

Hình 3.16 Bản đồ phủ sóng Indoor 1,5m Anten Khuếch đại

MỞ ĐẦU LUẬN VĂN

  

Số hóa kỹ thuật truyền hình đang là xu hướng tất yếu tại nhiều quốc gia trên thế giới và Việt Nam không thể đứng ngoài cuộc Truyền hình kỹ thuật số (digital television) được lựa chọn để phát triển vì ưu thế vượt trội so với truyền hình tương

tự (analog) trước đây Ở Việt Nam, theo huy hoạch truyền dẫn, phát sóng phát thanh

truyền hình đến năm 2020 được thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 2451/QĐ-TTg ngày 27/12/2011, việc số hóa toàn bộ hệ thống truyền dẫn phát sóng

phát thanh, truyền hình đã được đặt lộ trình để hoàn tất vào năm 2020 Việc huy động các nguồn lực xã hội để xây dựng hạ tầng truyền dẫn phát sóng phát thanh, truyền hình kỹ thuật số được coi là tiền đề quan trọng để đẩy mạnh cuộc cách mạng

số trong phát thanh, truyền hình cả nước nhằm đạt mục tiêu nói trên

Nắm bắt được xu hướng phát triển và nhu cầu của xã hội, với mong muốn góp phần vào việc xây dựng và phát triển hạ tầng truyền dẫn phát sóng truyền hình kỹ thuật số mặt đất, ứng dụng công nghệ hiện đại, tiên tiến trong truyền dẫn tín hiệu và sản xuất chương trình để mang đến cho người xem các sản phẩm có chất lượng hình ảnh và âm thanh tốt

- Trước sức ép về lộ trình chuyển đổi hoàn toàn sang phát sóng số mặt đất

trước năm 2020, Đề tài tập trung phân tích các giải pháp kỹ thuật của hệ thống truyền hình số mặt đất, đồng thời nghiên cứu cấu trúc và những giải pháp kỹ thuật

cơ bản, ứng dụng công nghệ truyền hình kỹ thuật số hiện đại nhất để xây dựng và hoàn thiện hạ tầng Truyền Dẫn Phát Sóng truyền hình kỹ thuật số mặt đất tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long Hạ tầng mạng Truyền Dẫn Phát Sóng số mặt đất được thiết kế và xây dựng theo mô hình mạng đơn tần hiện đại nhất, nhằm phục vụ mục tiêu quan trọng nhất là truyền dẫn, phát lại các kênh truyền hình với nội dung phong phú, chất lượng cao

- Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng tiêu

chuẩn truyền số thế hệ thứ hai DVB-T2 trong ngành truyền hình tại Việt Nam” để đáp ứng mong muốn này

TOÀN BỘ NỘI DUNG BAO GỒM 3 CHƯƠNG:

Chương II: TỔNG QUAN VỀ TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T ; DVB-T2 VÀ MẠNG ĐƠN TẦN SFN

Chương III : XÂY DỰNG HẠ TẦNG TRUYỀN DẪN PHÁT SÓNG KỸ THUẬT

SỐ MẶT ĐẮT (SFN ) KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Tôi xin phép gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, tập thể các Thầy cô giáo Viện điện tử viễn thông và Viện Đào tạo sau Đại Học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập,

nghiên cứu Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS Nguyễn Văn

Khang đã tận tình, trách nhiệm hướng dẫn cho tôi hoàn thành đề tài này

Xin cảm ơn những người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã khích lệ, giúp đỡ, động viên tôi và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

và hoàn thiện luận văn

Trong thời gian thực hiện luận văn, mặc dù có nhiều nỗ lực cố gắng nhưng trong bài làm vẫn không tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong quý thầy cô trong bộ môn cùng các bạn tận tình góp ý kiến để đề tài được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 28 tháng 02 năm 2014

Tác giả luận văn

ĐẶNG VĂN BỀN

CHƯƠNG I CÁC CƠ SỞ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I LỘ TRÌNH SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TẠI VIỆT NAM

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

- Nắm bắt xu hướng chuyển đổi hạ tầng truyền dẫn, phát sóng truyền hình từ công nghệ tương tự sang công nghệ số của Chính phủ nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, tăng số lượng kênh chương trình, đa dạng hóa các loại hình dịch vụ và nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên tần số

- Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB-T2 với những đặc tính

kỹ thuật mới, mang lại nhiều tính năng vượt trội hơn hẳn so với tiêu chuẩn DVB-T,

là môi trường thuận lợi cho việc triển khai các dịch vụ truyền hình mới như HDTV, 3D TV được nhiều nước trên trên thế giới nghiên cứu, triển khai có hiệu quả trên tiêu chuẩn DVB-T2

1.2 LỘ TRÌNH SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TẠI VIỆT NAM

Truyền hình số mặt đất số ra đời và đã nhanh chóng khẳng định được vị thế trên thị trường Chính vì những ưu điểm vượt trội của truyền hình số mà hầu hết các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam đã đưa ra lộ trình số hóa truyền hình số mặt

đất và ngưng phát sóng truyền hình tương tự

Căn cứ Quyết định 2451/QĐ-TTg ngày 27 tháng 12 năm 2011 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt “Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020”

1.3 MỤC TIÊU CỦA QUÁ TRÌNH SỐ HÓA

Chuyển đổi hạ tầng truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất từ công nghệ tương tự sang công nghệ số (sau đây gọi là số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất) theo hướng hiện đại, hiệu quả, thống nhất về tiêu chuẩn và công nghệ

nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, tăng số lượng kênh chương trình, nâng cao hiệu quả sử dụng tần số truyền hình, đồng thời giải phóng một phần tài nguyên tần số để phát triển các dịch vụ thông tin di động và vô tuyến băng rộng

Mở rộng vùng phủ sóng truyền hình số mặt đất nhằm phục vụ tốt nhiệm vụ phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội, cung cấp các dịch vụ truyền hình đa dạng, phong phú, chất lượng cao, phù hợp với nhu cầu và thu nhập của người dân đảm bảo thực hiện tốt nhiệm vụ chính trị, quốc phòng an ninh của Đảng và nhà nước

Hình thành và phát triển thị trường truyền dẫn, phát sóng truyền hình số mặt đất nhằm thu hút nguồn lực của xã hội để phát triển hạ tầng kỹ thuật truyền hình, trên cơ sở đảm bảo sự quản lý thống nhất, có hiệu quả của Nhà nước

Tạo điều kiện để tổ chức và sắp xếp lại hệ thống các đài phát thanh, truyền hình trên phạm vi cả nước theo hướng chuyên môn hóa, chuyên nghiệp hóa, hoạt động hiệu quả và phân định rõ hoạt động về nội dung thông tin với hoạt động về truyền dẫn, phát sóng

1.4 MỤC TIÊU CỤ THỂ

1.4.1 Đến năm 2015:

- Đảm bảo 80% hộ gia đình có máy thu hình trên cả nước xem được truyền hình số bằng các phương thức khác nhau, trong đó truyền hình số mặt đất chiếm khoảng 55% các phương thức truyền hình;

- Phủ sóng truyền hình số mặt đất để truyền dẫn các kênh chương trình phục

vụ nhiệm vụ chính trị tới 60% dân cư;

- Áp dụng thống nhất tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất trên cơ sở tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T và các phiên bản tiếp theo

- Áp dụng thống nhất tiêu chuẩn mã hóa hình ảnh và âm thanh:

- Phần phát: Đến ngày 31 tháng 12 năm 2015 áp dụng tiêu chuẩn MPEG-2 hoặc MPEG-4;

- Phần thu: Từ 01 tháng 01 năm 2013, các thiết bị thu truyền hình số được sản xuất và nhập khẩu phải tuân theo tiêu chuẩn MPEG4 có hỗ trợ thu MPEG-2

1.4 2 Đến năm 2020:

- Đảm bảo 100% các hộ gia đình có máy thu hình trên cả nước xem được truyền hình số bằng các phương thức khác nhau; trong đó, truyền hình số mặt đất chiếm 55% các phương thức truyền hình;

- Phủ sóng truyền hình số mặt đất để truyền dẫn các kênh chương trình phục

vụ nhiệm vụ chính trị tới 80% dân cư;

- Từ 01 tháng 01 năm 2016 áp dụng thống nhất tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất trên cơ sở tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2, tiêu chuẩn mã hóa tín hiệu hình ảnh và âm thanh MPEG-4 và phiên bản tiếp theo của các tiêu chuẩn trên

1 5 CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

Nhóm giải pháp về thông tin, tuyên truyền: Tổ chức và thông tin tuyên truyền, giới thiệu, hội thảo… về kế hoạch số hóa truyền dẫn và phát sóng truyền hình số mặt đất cho toàn thể người dân được biết

Nhóm giải pháp về thị trường và dịch vụ: Các doanh nghiệp được cấp phép

sử dụng các hình thức khác nhau trong truyền dẫn và phát sóng để thúc đẩy quá trình số hóa

Nhóm giải pháp về tổ chức bộ máy và đào tạo nguồn nhân lực: Tổ chức bộ máy điều hành và nâng cao chất lượng nguồn nhân lực để phù hợp với lộ trình số hóa của Chính phủ

Nhóm giải pháp về công nghệ và tiêu chuẩn: Xây dựng, ban hành thống nhất tiêu chuẩn kỹ thuật truyền hình số mặt đất theo chuẩn DVB-T và các phiên bản tiếp theo đối với các máy phát, máy thu truyền hình số

Nhóm giải pháp về tài chính: Huy động nguồn lực tài chính của nhà nước, địa phương, doanh nghiệp và vốn vay nước ngoài, sử dụng hiệu quả để thực hiện lộ

trình số hóa truyền hình số đến năm 2020

II TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ MẶT ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI

- Công nghệ truyền hình ngay từ khi ra đời đã có ảnh hưởng to lớn đến mọi mặt đời sống chính trị, kinh tế xã hội và không ngừng phát triển: từ truyền hình đen trắng đến truyền hình màu, từ truyền hình tương tự (analog) đến truyền hình số, từ truyền hình độ phân giải tiêu chuẩn SDTV đến truyền hình độ phân giải cao HDTV

- Thế giới hiện nay phát triển 04 nhóm tiêu chuẩn phát sóng cho truyền hình

kỹ thuật số gồm: truyền hình số vệ tinh (satellite television), truyền hình số qua cáp (cable television), truyền hình số di động (mobile television) và truyền hình số mặt đất (terrestrial television) Trong các phương thức nêu trên, truyền hình kỹ thuật số mặt đất đã chứng minh được những ưu điểm so với các phương thức khác như khả năng phủ sóng nhanh, công nghệ hiện đại, dễ nâng cấp, dễ sử dụng với người tiêu dùng, hiệu quả đầu tư cao

- Truyền hình kỹ thuật số mặt đất có nhiều ưu điểm vượt trội so với công nghệ truyền hình tương tự như:

- Khả năng chống can nhiễu, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng bóng thường xuất hiện trong truyền hình tương tự

- Tiết kiệm tần số - nhờ phát được nhiều chương trình truyền hình trên một kênh sóng và có khả năng thiết lập mạng đơn tần mặt đất, có thể phát sóng ở kênh lân cận

- Dễ dàng cung cấp truyền hình độ phân giải cao HDTV đến mọi người dân

Hiện nay, trên thế giới, truyền hình kỹ thuật số mặt đất có các chuẩn sau:

- ATSC do Mỹ đề xuất và được một nhóm các quốc gia sử dụng gồm Mỹ, Cacada, Mexico, Hàn Quốc, Honduras và Puerto Rico

- DVB-T do Châu Âu đề xuất và được đa số các quốc gia trên thế giới sử dụng Việt Nam cũng đã chính thức chọn DVB-T cho truyền hình kỹ thuật số mặt đất

- ISDB-T do Nhật Bản đề xuất Trên thế giới chỉ có Nhật Bản và Brazil đang

sử dụng chuẩn này

- DTBM do Trung Quốc phát triển Nội dung về cơ bản hoàn toàn tương tự DVB-T và chỉ được phát triển ở Trung Quốc

III TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ MẶT ĐẤT TẠI VIỆT NAM

Việc triển khai các mạng truyền hình kỹ thuật số mặt đất DVB-T tại Việt Nam

là một nhu cầu thiết yếu nhằm đón đầu xu hướng chuyển đổi từ truyền hình tương

tự sang truyền hình số trên toàn thế giới Đồng thời, việc triển khai này cũng trực tiếp góp phần thúc đẩy nhanh quá trình hiện đại hóa công nghệ truyền dẫn và phát sóng truyền hình tại Việt Nam dự định hoàn thành vào năm 2020 phù hợp với quy hoạch truyền dẫn, phát sóng phát thanh, truyền hình đến năm 2020 do Thủ tướng Chính phủ ban hành Trong điều kiện khan hiếm tần số tại Việt Nam hiện nay, việc phát triển mạng truyền hình kỹ thuật số mặt đất là hết sức cần thiết vì giúp giải quyết được tình trạng khan hiếm tần số

- Sau một thời gian nghiên cứu các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất và trên

cơ sở đánh giá kết quả thử nghiệm, ngày 26 tháng 3 năm 2001, Đài truyền hình Việt

Nam đã chính thức lựa chọn DVB-T là tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất

áp dụng tại Việt Nam Tháng 3 năm 2009, Quy hoạch truyền dẫn, phát sóng phát thanh, truyền hình đến năm 2020 do Thủ tướng Chính Phủ ban hành đã chọn DVB-

T là tiêu chuẩn phát sóng truyền hình kỹ thuật số chính thức và duy nhất tại Việt Nam Dự kiến đến năm 2020, Việt Nam sẽ chấm dứt phát sóng truyền hình mặt đất công nghệ tương tự để chuyển sang phát sóng truyền hình kỹ thuật số mặt đất trên phạm vi toàn quốc

- Đến nay, một số công ty và Đài phát thanh truyền hình (Đài PTTH) đã triển khai sử dụng công nghệ DVB-T để phát sóng truyền hình kỹ thuật số mặt đất như: Tổng công ty VTC, Đài truyền hình TPHCM, Đài phát thanh truyền hình Bình Dương, Công ty AVG

3.1 TỔNG CÔNG TY VTC

VTC là đơn vị đầu tiên trong cả nước ứng dụng công nghệ phát sóng truyền hình kỹ thuật số DVB-T Hiện nay, VTC đã mở rộng phủ sóng DVB-T đến nhiều tỉnh, thành phố trong cả nước, triển khai theo mô hình mạng đa tần

3.2 ĐÀI TRUYỀN HÌNH TP.HCM

Hiện nay, Đài truyền hình TP.HCM đang phát sóng DVB-T trên kênh 25, phát sóng 8 chương trình SDTV trên một kênh tần số, sử dụng công nghệ nén MPEG-2, phủ sóng ở TP.HCM và khu vực lân cận

3.3 ĐÀI PHÁT THANH VÀ TRUYỀN HÌNH BÌNH DƯƠNG

Đài PTTH Bình Dương cũng đã triển khai phát sóng DVB-T trên kênh 53, phát sóng 8 chương trình SDTV, sử dụng công nghệ nén MPEG2, phủ sóng khu vực Bình Dương và các tỉnh lân cận, toàn bộ các chương trình đều phát sóng miễn phí

3.4 CÔNG TY NGHE NHÌN TOÀN CẦU (AVG)

AVG là đơn vị mới nhất được bộ Thông tin và Truyền thông cấp phép thiết lập mạng truyền dẫn phát sóng toàn quốc ứng dụng công nghệ phát sóng truyền hình kỹ thuật số DVB-T theo mô hình mạng đơn tần

Như vậy, hiện nay, ở Việt Nam, việc phát sóng kỹ thuật số sử dụng công nghệ DVB-T đã được nhiều đơn vị và các đài truyền hình triển khai trên diện rộng Hầu hết các đài và đơn vị này đều sử dụng công nghệ nén MPEG-2 và chỉ phát sóng các chương trình truyền hình SDTV, phát sóng theo mô hình mạng đa tần và ghép khá nhiều chương trình trên một kênh sóng

- Hệ thống cao tần / truyền dẫn (RF/ transmission) thực hiện chức năng truyền dẫn tín hiệu đến các trạm phát sóng (máy phát), Tại máy phát sẽ thực hiện

mã hóa đường truyền, điều chế, đổi tần, khuếch đại công suất, ghép, đưa ra anten

để phát sóng đến máy thu

- Tại máy thu, thực hiện các chức năng ngược với phía phát, cuối cùng giải

mã ra tín hiệu truyền hình để hiển thị lên màn hình

Truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn DVB-T có những ưu điểm vượt trội so với truyền hình analog như: khả năng chống nhiễu cao, có khả năng phát hiện và sửa lỗi, chất lượng chương trình trung thực, ít bị ảnh hưởng nhiễu đường truyền, tránh được hiện tượng bóng hình thường gặp ở truyền hình analog; Với truyền hình

số DVB-T có thể truyền được nhiều chương trình đồng thời trên một kênh sóng; thiết lập mạng phát hình gồm nhiều máy phát trên cùng một kênh sóng Điều này giúp cho việc nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần và tiết kiệm kinh phí đầu tư, chi phí vận hành

DVB – T dùng điều chế ghép kênh phân chia tần số trực giao có mã (COFDM), tốc độ bit tối đa 24 Mbps (dải thông 8Mhz) Điểm nổi trội nhất của COFDM là ở chỗ dòng dữ liệu cần truyền tải được phân phối cho nhiều sóng mang riêng biệt Mỗi sóng mang được xử lý tại một thời điểm thích hợp và được gọi là một “COFDM Symbol”

Do số lượng sóng mang lớn, mỗi sóng mang lại chỉ truyền tải một phần của dòng bít nên chu kỳ của một biểu trưng khá lớn so với chu kỳ của một bít thông tin Các sóng mang riêng biệt được điều chế QPSK, 16QAM hoặc 64QAM Tỷ lệ mã hoá thích hợp của mã sửa sai cũng góp phần cải thiện chất lượng hệ thống

1.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DVB-T

1.2.1 Thông số kỹ thuật chính

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật chính của DVB-T

Khoảng bảo vệ

Tỷ số C/N yêu cầu Kênh

Gausian

Kênh Ricean

Kênh Rayleigh FEC 1/4 1/8 1/16 1/32

16QAM

1/2 9,95 11,06 11,71 12,06 8,8 9,6 11,2 2/3 13,27 14,75 15,61 16,09 11,1 11,6 14,2 3/4 14,93 16,59 17,56 18,10 12,5 13,0 16,7 5/6 16,59 18,43 19,52 20,11 13,5 14,4 19,3 7/8 17,42 19,35 20,49 21,11 13,9 15.0 22,8

64QAM

1/2 14,93 16,59 17,56 18,10 14,4 14.7 16,0 2/3 19,91 22,12 23,42 24,13 16,5 17,1 19,3 3/4 22,39 24,88 26,35 27,14 18,0 18,6 21,7 5/6 24,88 27,65 29,27 30,16 19,3 20,0 25,3 7/8 26,13 29,03 30,74 31,67 20,1 21,0 29,7

Bảng 2.3 Kiểu điều chế và tốc độ bít

Khoảng cách giữa các sóng mang 1/Tu 1116 Hz 4464 Hz Khoảng cách giữa 2 sóng mang kmin và kmax 7,61 MHz 7,61 MHz

Theo bảng trên, có thể hiểu rằng, với công nghệ DVB-T, với một kênh tần số thể phát được từ 4-26 kênh chương trình SD (nếu sử dụng chuẩn nén MPEG-4) Tuy nhiên, trên thực tế, việc lựa chọn số lượng kênh chương trình được phát trên một kênh tần số ở mỗi nước còn căn cứ vào nhiều yếu tố thực tiễn khác, ví dụ: địa hình, mục đích, phạm vi phủ sóng v.v Do đó, mặc dù cùng sử dụng công nghệ phát sóng DVB-T chuẩn Châu Âu nhưng số lượng kênh chương trình phát sóng trên một kênh tần số ở mỗi nước có thể khác nhau và trung bình chỉ phát từ 6 đến 13 kênh trong điều kiện địa hình đông dân cư để đảm bảo chất lượng và thuận tiện cho người xem

1.3 ĐẶC ĐIỂM VÀ TIÊU CHUẨN CỦA TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T

- Hệ thống Phát và thu tín hiệu cao tần RF bằng Anten qua bầu khí quyển

- Sử dụng lại dải tần VHF/UHF của phát sóng mặt đất truyền hình tương tự

Một kênh sóng truyền hình chiếm băng thông 7MHz (trên dải tần VHF) hoặc 8MHz (trên băng tần UHF) mang trong nó nhiều kênh chương trình khác nhau

- Truyền tải tín hiệu Video số được mã hóa MPEG-2 hay MPEG-4

- Trong mạng đơn tần số (SFN), sự lựa chọn tần số kênh có thể rất quan trọng khi tất cả các máy phát phát các tín hiệu giống nhau ở cùng thời điểm và có thể phát các tín hiệu lặp lại “nhân tạo” trong khu vực dịch vụ (trễ lên đến vài trăm µs)

Để khắc phục vấn đề này, các bộ tương thích kênh DVB-T được thiết kế dựa trên việc sử dụng kỹ thuật điều chế cơ sở QAM (Quadrature Amplitude Modulation) và

kỹ thuật ghép kênh đa sóng mang trực giao kết hợp mã hóa sửa lỗi COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) có nhiều ưu điểm vượt trội hơn hẵn truyền hình tương tự như:

Hình 2.2 Tiêu chuẩn DVB-T

- Tiêu chuẩn DVB-T có khả năng làm việc với các tỉ lệ khuôn hình 4:3 (băng tần tiêu chuẩn) và 16:9 (băng tần cao), DVB-T sử dụng dòng truyền tải theo tiêu chuẩn quốc tế (định dạng lấy mẫu 4:2:0, tiêu chuẩn nến MPEG-2 MP@ML, có khả năng tương thích hoặc chuyển đổi lên/xuống các lớp bậc thấp và bậc cao, có quan hệ với các tiêu chuẩn truyền hình SDTV và HDTV)

- Tiêu chuẩn DVB-T mang lại chất lượng hình ảnh và âm thanh trung thực,

có độ sắc nét cao, màu sắc đẹp và dễ dàng thu các thông tin dịch vụ SI đi kèm DVB-T thích ứng được với hiệu ứng truyền đa đường, khắc phục được hiện tượng bóng ma DVB-T cho phép xem được các chương trình truyền hình độ phân giải cao HDTV ngay tại gia đình DVB-T có khả năng chống can nhiễu tốt, tính nhạy cảm giữa các kênh thấp và tỷ lệ lỗi bit BER (Bit Error Rate) không đáng kể, cho phép phát song song với các kênh tương tự kề cận trong cùng một vùng phục vụ, DVB-T cho phép người xem thu được chương trình truyền hình theo các mức chất lượng khác nhau cho các đối tượng có mức thu nhập khác nhau

- Tiêu chuẩn DVB-T cho phép thu di động (với tốc độ 270Km/h), cho phép truyền đồng thời cả tín hiệu truyền hình, tín hiệu phát thanh và các dịch vụ truyền

dữ liệu khác

- Tiêu chuẩn DVB-T cho phép thiết lập mạng mạng đơn tần Một máy phát DVB-T phát được đồng thời nhiều chương trình truyền hình (phát được đến 14 chương trình thay vì 1 chương trình như truyền hình tương tự) Tiết kiệm kinh phí đầu tư, các thiết bị phụ trợ như các hệ thống anten, nhà đặt máy, nguồn điện… và tiết kiệm phổ tần

- Nhược điểm của tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T là:

+ Khi thực hiện điều chế 64-QAM, nếu như có sự sai lệch chút ít về pha và biên độ sẽ gây cho đầu thu giải điều chế sai so với tín hiệu ban đầu

+ Để đảm bảo chất lượng thu sóng tín hiệu truyền hình số DVB-T từ máy phát cần phải luôn giữ được tính trực giao của 1705 sóng mang (chế độ 2K) và

6817 sóng mang (chế độ 8K) Vì vậy, bộ khuếch đại của máy phát DVB-T yêu cầu phải bảo đảm độ tuyến tính cao để đảm bảo tính đồng đều cả về biên độ (hệ số

khuếch đại) và pha của các sóng mang khi phát đi nhất là khi máy phát nhiều chương trình với tốc độ cao hoặc hai kênh liền kề Nếu không bảo đảm độ tuyến tính, thì tính trực giao của các sóng mang sẽ bị xâm phạm làm cho nhiễu các symbol tăng và sai số lỗi bit rất lớn cho đầu thu, thậm chí sẽ không tách được các chương trình truyền hình

1.4 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T

- Hệ thống được định nghĩa là một thiết bị gồm những khối chức năng, tín hiệu đầu vào là dòng truyền tải MPEG-2 nhận được tại đầu ra của bộ ghép (Multiplexer), đầu ra là tín hiệu RF đi tới anten

- Hệ thống tương thích với chuẩn nén tín hiệu video MPEG-2 ISO/IEC 13818

Do hệ thống được thiết kế cho truyền hình số mặt đất hoạt động trong băng tần UHF hiện có, nên đòi hỏi hệ thống phải có khả năng chống nhiễu tốt từ các máy phát tương tự hoạt động cùng kênh hoặc kênh liền kề, đòi hỏi hệ thống phải có hiệu suất sử dụng phổ tần cao băng tần UHF, điều này có thể đảm bảo bằng việc sử dụng mạng đơn tần (SFN)

- Sơ đồ khối hệ thống theo tiêu chuẩn DVB – T được thể hiện như sau:

Hình 2.3 Sơ đồ khối chức năng hệ thống

Đây là sơ đồ khối của một hệ thống phát hình số mặt đất đầy đủ Các tín hiệu hình ảnh, âm thanh sẽ qua một loạt quá trình xử lý để cuối cùng, tại đầu ra anten cũng vẫn là tín hiệu cao tần phát đi

Những tính năng ưu việt của truyền hình số mặt đất lại hoàn toàn được thể hiện trong các quá trình xử lý này

Các khối nét đứt trên hình 2.3 sẽ được sử dụng khi hệ thống dùng theo cấu hình điều chế phân cấp Khi đó từ khối ghép kênh mã hóa nguồn dữ liệu MPEG 2 phân chia dòng dữ liệu thành 2 luồng với những mức ưu tiên khác nhau, tốc độ bit

và tỷ lệ mã hóa khác nhau, có nghĩa là khả năng chống lỗi của từng dòng bit là khác nhau Sơ đồ khối cho ta thấy một hệ thống máy phát chủ yếu sẽ gồm phần điều chế OFDM và phần mã hoá sửa lỗi

1.5 GIẢI PHÁP CƠ BẢN Ở TỪNG KHỐI CHỨC NĂNG CỦA DVB-T

1.5.1 Ghép kênh và mã hóa nguồn dữ liệu MPEG-2

- Các tín hiệu đầu vào gồm hình ảnh, âm thanh và các dữ liệu phụ sẽ được

số hóa nhờ khối ghép kênh, mã hóa và nén MPEG-2

- Tín hiệu video số có tốc độ bít rất lớn, chẳng hạn chuẩn CCIR 601 thì tốc

độ bit lên đến 270Mbps cho 1 kênh chương trình truyền hình Để các kênh sóng truyền hình quảng bá có độ rộng 8MHz có thể đáp ứng cho việc truyền tín hiệu số, cần phải giảm tốc độ bít bằng cách nén tín hiệu số

- Nén tín hiệu số được thực hiện với mục đích loại bỏ những thành phần dữ liệu dư thừa không cần thiết Trên cơ sở chuẩn nén MPEG-2 được phát triển, dòng bít 270Mbps của 1 kênh chương trình sau khi nén có thể đạt 2- 9Mbps Kỹ thuật nén số này cho phép ghép được 8-12 kênh chương trình truyền hình phát đồng thời trên 1 kênh sóng 8MHz.Vì thế giúp ta sử dụng rất hiệu quả băng tần VHF/UHF,tiết kiệm băng thông kênh truyền Đây là ưu điểm vượt trội của truyền hình số so với truyền hình tương tự

- Đầu ra của khối này sẽ là dòng truyền truyền tải MPEG-2 với một tốc độ bit nhất định đưa vào máy phát Đây là quá trình số hóa tín hiệu

1.5.2 Khối ghép kênh truyền tải và ngẫu nhiên hóa số liệu

Để hạn chế tối đa các lỗi trong truyền dẫn, dòng dữ liệu TS đến từ khối nén

sẽ được ngẫu nhiên hóa Các gói dữ liệu này đầu tiên được nhận dạng bởi chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS Mục đích của quá trình này là phân tán năng lượng trong phổ tín hiệu số và xác định số nhị phân thích hợp (loại bỏ các chuỗi dài “0” và “1”), đồng thời đây cũng được xem là quá trình phối hợp để ghép kênh truyền tải

Dòng dữ liệu sau khi đã được ngẫu nhiên hóa sẽ tiếp tục được xử lý tại khối

mã ngoại và ghép xen ngoại Sở dĩ gọi là “ngoại” vì việc xử lý ở đây là theo byte, còn mã nội và ghép xen nội là xử lý theo “bit” Bộ mã ngoại sử dụng mã Reed- Solomon RS (204, 188, t=8) để mã hoá dữ liệu đã được ngẫu nhiên hoá nhằm tạo ra các gói dữ liệu đã được bảo vệ lỗi

Do được mã hoá theo mã RS (204,188, t=8) nên mỗi gói dữ liệu sẽ được thêm 16 bytes sửa lỗi và nó có khả năng sửa tới 8 lỗi trong một gói

Việc ghép ngoại chính là ghép các byte với một chu kỳ ghép qui định trước, thường độ sâu ghép là l=12 Đây cũng là việc nhằm giảm tính thống kê của lỗi

1.5.4 Khối mã nội (inner coder)

Đây là quá trình mã hóa tiếp theo nhưng việc mã sẽ chi tiết đến từng bit Thông số mã hóa ở đây chính là tỷ lệ mã hóa n/m (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8) Nghĩa là

cứ m bít truyền đi thì chỉ có n bit mang thông tin, các bit còn lại là để sửa lỗi

Dữ liệu đến đây sẽ được tráo hoàn toàn theo từng bit, thông tin sẽ rất khác

so với ban đầu Bộ ghép kiểu bít: quá trình này để giảm thiểu lỗi đến mức tối đa

Bộ ghép xen symbol: mục đích của bộ ghép xen symbol là đặt những ký tự có v bit lên 1512 (mode 2k) hoặc 6048 (mode 8k) sóng mang Bộ ghép xen symbol đuợc thực hiện trên các khối có 1512 (mode 2k) hoặc 6048 (mode 8k) ký tự dữ liệu

1.5.6 Chòm sao tín hiệu và quá trình ánh xạ (mapper)

Hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất OFDM sử dụng kỹ thuật truyền dẫn ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM Mỗi khung OFDM gồm các sóng mang được điều chế theo một trong các phương pháp QPSK, 16QAM, 64QAM, 16QAM không đồng nhất, 64QAM không đồng nhất COFDM cho phép trải dữ liệu để truyền đi trên cả miền thời gian và miền tần số

Do có hiện tượng fading tần số giữa các dải tần cận kề, nên COFDM có sử dụng xen tần số, nghĩa là các bit dữ liệu liên tiếp nhau sẽ được trải ra trên các sóng mang cách biệt nhau

Hình 2.4 Thực hiện ánh xạ (mapping) dữ liệu lên các symbol

Trong DVB-T việc ánh xạ (mapping) dữ liệu lên các symbol OFDM thực ra

là điều chế từng sóng mang riêng rẽ, và có thể theo một trong ba chòm sao toạ độ phức 4QAM, 16QAM, 64QAM Tại mỗi symbol, mỗi sóng mang sẽ được điều chế bởi một số phức lấy từ tập chòm sao

Tín hiệu truyền đi được tổ chức thành các khung (Frame) Mỗi khung chứa 68 symbol OFDM trong miền thời gian (được đánh dấu từ 0 đến 67) Mỗi symbol này chứa hàng ngàn sóng mang (6817 sóng mang với chế độ 8K, và 1705 sóng mang với chế độ 2K) nằm dày đặc trong dải thông 8 MHz Cứ 4 khung liên tiếp tạo thành một siêu khung

Như vậy trong một symbol OFDM sẽ chứa:

 Các sóng mang dữ liệu (video, audio, ) được điều chế M-QAM Số lượng các sóng mang dữ liệu này chỉ có 6048 với 8K, và 1512 với 2K

 Các pilot (sóng mang) liên tục: bao gồm 177 pilot với 8K, và 45 pilot với 2K

 Các pilot (sóng mang) rời rạc (phân tán): bao gồm 524 pilot với 8K, và 131 pilot với 2K có vị trí cố định trong biểu đồ chòm sao

 Khác với sóng mang các chương trình, các pilot không điều chế QAM, mà chỉ điều chế BPSK với mức công suất lớn hơn 2,5 dB so với các sóng mang khác

Hình 2.5 Phân chia kênh

Ngoài dữ liệu truyền đi, 1 khung OFDM còn chứa:

Các tải phụ TPS (transmission parameter signalling)

Tín hiệu dẫn đường dùng cho đồng bộ khung, đồng bộ tần số, thời gian Các sóng mang trong 1 symbol OFDM được đánh số từ kmin đến kmax

kmin = 0, kmax =1704 trong mode 2k

kmin = 0, kmax = 6816 trong mode 8k

sóng mang kmin và kmax là (k-1)/TU

Khoảng cách giữa các sóng mang liền kề nhau là 1/TU Khoảng cách giữa các tham số của 1 symbol OFDM theo từng mode được cho trong bảng 2.4

Bảng 2.4 Các tham số của 1 ký tự OFDM

Khoảng cách giữa sóng mang kmin và kmax 7,61 MHz 7,61 MHz

1.5.7.1 Chèn các sóng mang phụ

Trong mỗi đoạn thời gian, gọi là mỗi symbol OFDM, mỗi dải tần phụ được trang bị một sóng mang phụ mô tả trên hình 2.6 Để tránh nhiễu giữa các sóng mang, chúng được bố trí vuông góc với nhau, nghĩa là khoảng cách giữa các sóng mang được đặt bằng với nghịch đảo của một chu kỳ symbol

Hình 2.6 Phân bổ sóng mang của DVB-T (chưa chèn khoảng bảo vệ)

Hình 2.7 Phân bố sóng mang khi chèn thêm khoảng thời gian bảo vệ 1.5.7.2 Chèn khoảng bảo vệ

Mỗi khoảng symbol được kéo dài thêm vì thế nó sẽ vượt quá khoảng tổ hợp của máy thu Tu Như vậy đoạn thêm vào tại phần đầu của symbol để tạo nên khoảng bảo vệ sẽ giống với đoạn có cùng độ dài tại cuối symbol Miễn là trễ không vượt quá đoạn bảo vệ, tất cả thành phần tín hiệu trong khoảng tổ hợp sẽ đến từ cùng một symbol và tiêu chuẩn trực giao được thoả mãn ICI và ISI chỉ xảy ra khi trễ vượt quá khoảng bảo vệ

Độ dài khoảng bảo vệ được lựa chọn sao cho phù hợp với mức độ thu đa đường (multi path) của máy thu Việc chèn khoảng thời gian bảo vệ được thực hiện tại phía phát Khoảng thời gian bảo vệ Tg có các giá trị khác nhau theo quy định của DVB-T: 1/4Tu, 1/8Tu, 1/16Tu và 1/32Tu Khi chênh lệch thời gian của các tia sóng đến đầu thu không vượt quá khoảng thời gian bảo vệ Tg, thì máy thu hoàn toàn khắc phục tốt hiện tượng phản xạ

Hình 2.8 Các tia sóng đến trong khoảng thời gian bảo vệ

1.5.7.3 Đồng bộ kênh

Để giải điều chế tín hiệu một cách chính xác, các máy thu phải lấy mẫu chính xác tín hiệu trong suốt khoảng hữu ích của symbol OFDM (bỏ qua khoảng bảo vệ) Do đó, Hệ thống DVB-T sử dụng các sóng mang "pilot", trải đều đặn trong kênh truyền dẫn, đóng vai trò làm các điểm đánh dấu đồng bộ

1.5.8 Các tín hiệu chuẩn

Ngoài dữ liệu truyền đi trong khung OFDM còn có các thông tin phụ để giúp cho thiết bị thu nhận dạng và giải điều chế được luồng dữ liệu Các tải phụ TPS (transmission parameter signalling) được truyền song song và mang thông tin về: Điều chế, gồm giá trị của giản đồ chòm sao QAM; Thông tin mã hoá theo lớp; Khoảng bảo vệ; Tỷ lệ mã nội; Model truyền (mode 2k hoặc 8k); Số khung trong một siêu khung (khi truyền trong mạng SFN); Các tín hiệu dẫn đường (pilot) dùng cho đồng bộ khung, đồng bộ tần số, đồng bộ thời gian

1.5.9 Khối D/A

Thực ra đây không phải là khối biến đổi Digital/Analog thông thường Mà đó

là quá trình hoàn chỉnh hàng ngàn sóng mang để đảm bảo việc phát tín hiệu lên Anten

1.5.10 Khối thiết bị đầu cuối

Là quá trình cuối cùng như khuếch đại, lọc thông dải… để phát ra không gian

Hình 2.9 Sơ đồ khối máy phát hình số

Đây là máy phát hình NV 7250 có công suất trung bình (RMS) 2,5 KW (tương đương khoảng 12 kw đỉnh), dùng 2 bộ điều chế số (Exciter A/B) với chuyển mạch tự động (1 Exciter dự phòng, 1 Exciter hoạt động)

Phần khuếch đại công suất gồm 6 module khuếch đại giống nhau đấu song song (VH 602), có thể thay đổi lẫn nhau Module khuếch đại VH602 có cấu tạo phức tạp, gồm nhiều lớp khuếch đại (mỗi lớp sử dụng nhiều bộ khuếch đại cơ bản giống nhau dùng LDMOS và đấu song song Cách đấu song song 6 bộ module khuếch đại công suất này cho phép máy phát vẫn hoạt động liên tục khi có một hoặc vài module sự cố (lưu ý là máy phát hình số thì không có phần trung tần và phần khuếch đại tiếng riêng như máy phát hình tương tự)

Ngõ ra của khối khuếch đại công suất nối với khối lọc hài (harmonics filter), khối lọc kênh (channel filter) và khối chống sét (lightning protection) trước khi đến đầu vào cáp để lên anten phát Máy phát VN7250 là thế hệ máy phát mới, sử dụng làm mát máy bằng chất lỏng cho từng module khuếch đại công suất (mỗi module dùng nguồn điện riêng)

Bộ Exciter bao gồm nhiều module khác nhau:

Encoder cho DVB-T đối với tín hiệu video số đầu vào hoặc encoder cho tín hiệu video tương tự đầu vào

Bộ sửa lỗi kỹ thuật số (Precorrector)

Bộ điều chế (Modulator)

Bộ điều khiển (Controller)

Đơn vị điều khiển (Control unit),

Motherboard (mạch chính)

Phần nguồn điện

II TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN DVB– T2

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TIÊU CHUẨN DVB -T2

- DVB-T không ngừng phát triển và hoàn thiện về công nghệ mã hóa lẫn tính kinh tế trong quá trình truyền dẫn Tuy nhiên, từ sau sự ra đời của tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ nhất DVB-T thì những vấn đề về kỹ thuật truyền dẫn, các kỹ thuật điều chế và khả năng chống lỗi đường truyền vẫn tiếp tục được xem xét nghiên cứu và phát triển

- DVB-T2 là tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất cho thế hệ thứ 2 DVB-T2 là thành quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học thuộc tổ chức DVB - Digital Video Broadcasting trong suốt 3 năm (2006-2009) DVB-T2 cho phép tăng dung lượng dữ liệu trên kênh truyền (30%) và độ tin cậy trong môi trường truyền sóng trên mặt đất

2.2 NHỮNG TIÊU CHÍ CƠ BẢN CỦA DVB-T2

- DVB-T2 phải tuân thủ tiêu chí đầu tiên có tính nguyên tắc là tính tương quan giữa các chuẩn trong họ DVB

- DVB-T2 phải kế thừa những giải pháp đã tồn tại trong các tiêu chuẩn DVB khác DVB-T2 phải chấp nhận 2 giải pháp kỹ thuật có tính then chốt của DVB-S2,

cụ thể:

- Mục tiêu chủ yếu của DVB-T2 là dành cho các đầu thu cố định và di chuyển được, do vậy, DVB-T2 phải cho phép sử dụng được các anten thu hiện đang tồn tại

ở mỗi gia đình và sử dụng lại các cơ sở anten phát hiện có

- DVB-T2 phải đạt được hiệu quả cao hơn DVB-T trong mạng đơn tần SFN

- DVB-T2 phải có cơ chế nâng cao độ tin cậy đối với từng loại hình dịch vụ

cụ thể Điều đó có nghĩa là DVB-T2 phải có khả năng đạt được độ tin cậy cao hơn đối với một vài dịch vụ so với các dịch vụ khác

- DVB-T2 phải có tính linh hoạt đối với băng thông và tần số

- Với những công nghệ sử dụng trong DVB-T2, dung lượng dữ liệu đạt được lớn hơn khoảng 50% so với DVB-T, ngoài ra DVB-T2 còn có khả năng chống lại phản xạ nhiều đường và can nhiễu đột biến tốt hơn nhiều so với DVB-T

- DVB-T2 thậm chí còn đạt được dung lượng cao hơn so với DVB-T trong mạng đơn tần (SFN) với cùng giá trị tuyệt đối của khoảng bảo vệ (67%)

- DVB-T2 phải có khả năng nâng cao độ tin cậy đối với các loại hình dịch vụ

và có tính linh hoạt đối với băng thông và tần số

Bảng 2.6 Dung lượng dữ liệu DVB-T2 so với DVB-T trong mạng SFN

- Xây dựng các đặc tính kỹ thuật DVB-T2 xuất phát từ yêu cầu về thương mại

để đáp ứng được nhu cầu thị trường quảng bá hiện có Đặc tính kỹ thuật DVB-T2 kết hợp sự phát triển phiên bản gần nhất về điều chế và sửa lỗi, khoảng bảo vệ để gia tăng dung lượng tốc độ bit và cải thiện khả năng kháng nhiễu của tín hiệu Sự cải tiến được thực hiện trên lớp vật lý, cấu hình mạng, và tối ưu hiệu suất phối hợp các đặc tính truyền của kênh tần số

- DVB-T2 dùng các mẫu pilot phân tán (scattered pilot) được sử dụng ở máy thu để bù các thay đổi trong kênh về thời gian và tần số

- DVB-T2 hỗ trợ lựa chọn khả năng kháng nhiễu và mức bảo vệ khác nhau

cho mỗi dịch vụ riêng trong dòng truyền của một kênh

- DVB-T2 cho phép phát triển tối đa hiệu quả các ứng dụng trong mạng SFN

- DVB-T2 cho phép tăng dung lượng mạng SFN lên 67% DVB-T

Ngoài ra, DVB-T2 định nghĩa một profile kết hợp khả năng phân chia thời gian (time slicing), gia tăng đáng kể dung lượng (xấp xỉ 20%) và tăng độ lợi quy hoạch mạng (network planning) lên 3-4dB

2.3.1 MÔ HÌNH TỔNG QUÁT HỆ THỐNG DVB-T2

Mô hình tổng quát của hệ thống DVB-T2 (xem hình 2.10) Đầu vào hệ thống

có thể có một hoặc nhiều dòng truyền tải MPEG-2 hoặc một hoặc nhiều dòng

chung GS (Generic Stream) Bộ xử lý tín hiệu vào không phải là một phần của hệ thống DVB-T2 mà có thể bao gồm một bộ chia dịch vụ hoặc bộ đa kênh cho dòng truyền tải để tách các tín hiệu đầu vào hệ thống DVB-T2 (một hoặc nhiều dòng dữ liệu logic) Dữ liệu này sau đó được thực hiện riêng rẽ trong lớp vật lý (PLP) Đầu ra hệ thống thường là một tín hiệu duy nhất được truyền đi trên một kênh cao tần RF (Radio Frequency) duy nhất Hệ thống có thể tạo ra một bộ tín hiệu ra thứ hai được truyền tải đến một bộ anten thứ hai được gọi là phương thức truyền tải MISO (Multiple Input, Single Output)

Bit interleaved coding and modulation

Input processing

Frame builder

SS4:

T2

Giải điều chế

SS5:

MPEG Giải mã

SS1: Mã hóa

kênh và ghép

kênh Video/Audio

SS5:

MPEG Giải mã

SS4:

T2

Giải điều chế

SS5:

MPEG Giải mã

Giao diện A “TS”

Mạng lưới phân phối

- Khối mã hoá và ghép kênh SS1 thực hiện mã hoá tín hiệu video/audio

cùng các tín hiệu phụ kèm theo như PSI/SI hoặc tín hiệu báo hiệu lớp 2 (L2 Signalling) với công cụ điều khiển chung nhằm đảm bảo tốc độ bit không đổi đối với tất cả các dòng bit Khối này có chức năng hoàn toàn giống với tất cả các tiêu

chuẩn của DVB Đầu ra của khối là dòng truyền tải MPEG-2TS (Transport Stream)

- SS2: Basic T2-Gateway: đầu ra của SS1 là dòng T2-MI Mỗi gói T2-MI

bao gồm dải cơ sở, IQ Vector hoặc thông tin báo hiệu (LI hoặc SFN) Dòng T2-MI chứa mọi thông tin liên quan đến T2-FRAME Mỗi dòng T2-MI có thể được cung cấp cho một hoặc một vài bộ điều chế trong hệ thống DVB-T2

- SS3: bộ điều chế DVB-T2 (DVB-T2 Modulator) sử dụng dải cơ sở và

T2-Frame mang trong dòng T2-MI đầu vào để tạo ra DVB-T2 T2-Frame

- SS4: giải điều chế DVB-T2 (DVB-T2 Demodulator): bộ giải điều chế SS4

nhận tín hiệu cao tần từ một hoặc nhiều máy phát (SFN Network) và cho một dòng truyền tải (MPEG-TS) duy nhất tại đầu ra

- SS5: giải mã dòng truyền tải (Stream Decoder): bộ giải mã SS5 nhận dòng

truyền tải (MPEG-TS) tại đầu vào và cho tín hiệu video/audio tại đầu ra

Tráo bit

Ánh xạ Frame

Điều chế

cùng cấu trúc BB-frame, BB-header, gói "0" (Null packet) LDPC/BCH FEC và đồng bộ dòng dữ liệu như DVB-S2

Các thông số COFDM của DVB-T2 cũng được mở rộng so với DVB-T, trong đó bao gồm:

- FFT (Fast Fourier Transform): 1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K

- Khoảng bảo vệ: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, ¼

- Pilot phân tán: 8 biến thể khác nhau với các khoảng bảo vệ khác nhau

- Pilot liên tục: tương tự như DVB-T, tuy nhiên tối ưu hơn

- Tráo: gồm tráo bit, tráo tế bào, tráo thời gian và tráo tần số

Việc có một khoảng lựa chọn rộng hơn các thông số COFDM cùng với mã sửa sai mạnh hơn, cho phép DVB-T2 đạt được dung lượng cao hơn DVB-T gần 50% đối với mạng đa tần MFN (multiple Frequency Network) và thậm chí còn lớn hơn đối với mạng SFN Ngoài ra DVB-T2 còn có một số tính chất mới góp phần cải thiện chất lượng hệ thống như :

- Cấu trúc khung (Frame Structure), trong đó có chứa symbol nhận diện đặc biệt được sử dụng để quét kênh (channel scanning) và nhận biết tín hiệu nhanh hơn

- Chòm sao xoay, nhằm tạo nên tính đa dạng trong điều chế tín hiệu, hỗ trợ việc thu tín hiệu có tỷ lệ mã sửa sai lớn

- Các giải pháp kỹ thuật đặc biệt nhằm giảm tỷ số giữa mức đỉnh và mức trung bình của tín hiệu phát

- DVB-T2 cho phép lựa chọn đối với khả năng mở rộng khung dữ liệu trong tương lai (Future Extension Frame)

NHỮNG GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CƠ BẢN

- Ống lớp vật lý (Physical Layer Pipes - PLP)

Đòi hỏi của thị trường đối với độ tin cậy của các dịch vụ và sự cần thiết phải

có các loại dòng dữ liệu khác nhau đã dẫn tới khái niệm “ống” lớp vật lý hoàn toàn trong suốt có khả năng truyền tải dữ liệu độc lập với cấu trúc và các thông số PLP khác nhau

DVB-T2 còn cho phép “gán” các giá trị: đồ thị chòm sao, tỷ lệ mã và tráo thời gian cho từng PLP, ngoài ra còn “dạng thức hoá” nội dung theo cùng một cấu trúc khung như được áp dụng trong DVB-S2

- Băng tần phụ (1,7 Mhz và 10 Mhz)

Để đáp ứng các dịch vụ chuyên dụng, ví dụ truyền tín hiệu từ camera về một trường quay (Studio) lưu động, DVB-T2 còn bao gồm tuỳ chọn băng tần 10Mhz Các máy thu dân dụng không hỗ trợ băng tần này DVB-T2 còn sử dụng cả băng tần 1,712 Mhz cho các dịch vụ thu di động (trong băng III và băng L)

- Các mode sóng mang mở rộng (đối với 8K, 16K, 32K)

Do phần đỉnh xung vuông trong đồ thị phổ công suất suy giảm nhanh hơn đối với kích thước FFT lớn Điểm ngoài cùng của phổ tín hiệu OFDM có thể trải rộng hơn, điều này cũng đồng nghĩa với việc nhiều sóng mang phụ trên một symbol được sử dụng để truyền tải dữ liệu Độ lợi (gain) đạt được ở giữa 1.4% (8Kmode)

và 2.1% (32Kmode) Hình 1.6 so sánh phổ của 2K so với 32K ở điều kiện bình thường và 32K trong mode sóng mang mở rộng Sóng mang mở rộng là 1 đặc tính tuỳ chọn, bởi lẽ với đặc tính này khó có có thể đạt được mặt nạ phổ (spectrum

mask) cũng như tỷ số bảo vệ

Hình 2.13 Mật độ phổ công suất đối với 2K và 32K