truyền hình di động và công nghệ dvb h

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA: VIỄN THÔNG I BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT PHẤT THANH VÀ TRUYỀN HÌNH ĐỀ TÀI: TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG VÀ CƠNG NGHỆ DVB-H MỤC LỤC 1.1.2 Truyền hình di động sử dụng mạng truyền hình quảng bá mặt đất: 1.1.4 Truyền hình di động sử dụng công nghệ khác WiMAX hay WiBro: .6 2.2.2 Mã sửa lỗi MPE-FEC 11 2.2.3 Các đặc điểm điểm DVB-H lớp vật lý DVB-T 13 2.2.4 Các tiêu chuẩn DVB-H 14 2.3 MÃ HOÁ NGUỒN CHO DVB-H TIÊU CHUẨN NÉN ẢNH H.264/MPEG-4AVC .15 2.3.2 Các đặc điểm kỹ thuật H.264/MPEG-4AVC 15 3.1 SO SÁNH DVB-T DVB-H 21 3.2 ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG TRUYỀN HÌNH DÙNG CƠNG NGHỆ DVB-H 23 3.3 CÁC MƠ HÌNH TRIỂN KHAI DVB-H 24 3.3.1Tích hợp DVB-H mạng DVB-T 24 3.3.2 Tich hợp DVB-H với mạng 3G cellular 26 3.3.3 Đặc điểm DVB-H dịch vụ mobile TV 29 Ưu điểm: 29 Khuyết điểm: 29 Chương 1: CÁC CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG 1.1 Tổng quan công nghệ cung cấp dịch vụ truyền hình di động Hình 1.1 Tổng quan cơng nghệ truyền hình di động Đã có số cơng nghệ sử dụng để cung cấp dịch vụ truyền hình di động nay.Chúng ta phân chia dịch vụ truyền hình di động theo ba hướng là: theo mạng 3G,theo mạng truyền hình quảng bá mặt đất vệ tinh;và cuối theo mạng không dây băng rộng.Tất công nghệ không ngừng phát triển phát triển dịch vụ truyền hình di động giai đoạn đầu trình phát triển Hình 1.2 Các cơng nghệ truyền hình di động 1.1.1 Các dịch vụ truyền hình di động sử dụng tảng mạng di động 3G: Khi mạng phát triển lên 3G,tốc độ liệu gia tăng giao thức để định nghĩa cho âm hình ảnh phát bổ sung.Điều dẫn đến đề xuất cho kênh video trực tiếp mạng 3G truyền tải với tốc độ 128 kbps cao nữa.Với tốc độ kết hợp với mã hóa hiệu suất cao MPEG-4 việc cung cấp dịch vụ video trở nên khả thi.Để cung cấp dịch vụ hình ảnh đồng xuyên mạng nhiều loại máy cầm tay nhỏ nhận dẫn tới nỗ lực chuẩn hóa 3PP để chuẩn hóa file định dạng truyền giải thuật nén sử dụng Truyền hình di động sử dụng tảng 3G 3G+ mở rộng xa sau chia thành dịch vụ unicast dịch vụ multicast broadcast Các mạng 3G chia thành dòng: -các mạng 3G phát triển từ mạng GSM -các mạng 3G phát triển từ CDMA Có hai cách tiếp cận để vận chuyển nội dung cho truyền hình di động Đó broadcast unicast Ở kiểu broadcast, khối nội dung tạo sẵn sàng truyền tới người sử dụng với số lượng không hạn chế qua mạng.Kiểu broadcast dành cho việc phát kênh truyền hình quảng bá với yêu cầu phổ thông Truyền theo kiêu unicast cách khác thiết kế để phát tới người sử dụng video mà người sử dụng lựa chọn hay dịch vụ video/audio khác.Các kết nối thực khác biệt người sử dụng tùy theo lựa chọn người,khối nội dung truyền tới với chất lượng dịch vụ khác.Unicast rõ ràng có hạn chế số người sử dụng khả tài nguyên Hình 1.3 Truyền dẫn quảng bá đơn hướng truyền hình di động 1.1.2 Truyền hình di động sử dụng mạng truyền hình quảng bá mặt đất: Khái niệm truyền hình di động sử dụng mạng quảng bá mặt đất có phần tương tự máy thu vô tuyến FM thiết kế vào máy điện thoại cầm tay Việc tiếp nhận sóng vơ tuyến từ kênh FM khơng sử dụng đến tài nguyên mạng 2G hay 3G nên máy cầm tay hoạt động bình thường.Các máy cầm tay có nút điều chỉnh máy thu hình điều chế cho tín hiệu FM gắn vào riêng biệt.Ở nơi khơng có di động 2G,3G,vơ tuyến FM hoạt động truyền hình di động sử dụng công nghệ quảng bá số mặt đất theo lí thuyết tương tự sử dụng phổ VHF UHF để truyền tải dịch vụ truyền hình di động Chuẩn DVB-T tăng cường bổ sung thêm đặc tính thích hợp cho thu di động,và đổi tên thành chuẩn DVB-H Dịch vụ truyền hình di động cung cấp theo kiểu quảng bá sử dụng sở hạ tầng hay DVB-T điều chỉnh cho DVB-H DAB điều chỉnh cho T-DMB Các dịch vụ DVB-H,T-DMB có tiềm lôi nhờ chế độ quảng bá,tiết kiệm phổ tần có giá trị 3G chi phí liên quan cho khách hàng nhà khai thác dịch vụ.Tuy nhiên,các mạng máy phát mặt đất tiếp cận chỗ bị hạn chế tầm nhìn thẳng máy phát.Nhưng với khe 8Mhz cung cấp nhiều kênh cho truyền hình di động nhiều nước tập trung vào cung cấp tài nguyên theo kiểu Truyền hình di động theo kiểu truyền hình quảng bá mặt đất phân làm luồng cơng nghệ tiếp tục phát triển: Phát truyền hình di động sử dụng tiêu chuẩn truyền hình quảng bá mặt đất có sửa đổi :DVB-T,cơng nghệ sử dụng rộng rãi cho việc số hóa mạng truyền hình quảng bá Châu Âu,châu Á số khu vực khác giới.Công nghệ sử dụng với cải tiến định DVB cho máy cầm tay hay gọi DVB-H.Đây chuẩn mà dựa vào chuẩn này,rất nhiều mạng thương mại bắt đầu triển khai dịch vụ truyền hình di động.ISDB-T sử dụng Nhật trường hợp tương tự khác - Phát truyền hình di động sử dụng tiêu chuẩn phát số quảng bá có sửa đổi :các chuẩn DAB cung cấp môi trường linh hoạt cho tín hiệu đa phương tiện truyền hình quảng bá mặt đất bao gồm liệu,âm thanh,hình ảnh sử dụng nhiều nơi giới.Các chuẩn điều chỉnh thành chuẩn DMB.Lợi công nghệ thử nghiệm tốt phổ chúng cấp phát ITU cho dịch vụ DAB.Quảng bá đa phương tiện số mặt đất (T-DMB) chuẩn - Truyền hình quảng bá mặt đất sử dụng công nghệ khác :FLO công nghệ sử dụng CDMA giao diện,nó sử dụng cho phát quảng bá đa hướng việc thêm số tính vào mạng CDMA - Tóm lại số cơng nghệ truyền hình di động quảng bá mặt đất chính: + DVB-H T-DMB + ISDB-T (dùng Nhật Bản) + MediaFLO (sử dụng Mỹ Canada) Đặc điểm DVB-H T-DMB ISDB-T Định dạng âm video MPEG-4 hay WM9 video;AAC hay WM audio MPEG-4 video; BSAC audio MPEG-4 video; AAC audio Luồng truyền tải IP over MPEG2TS MPEG-2 TS MPEG-2 TS Điều chế QPSK hay 16QAM với COFDM DQPSK với COFDM QPSK hay 16QAM với COFDM Băng thông RF 5-8MHz 1,54MHz(Hàn 433kHz(Nhật Quốc) Bản) Thu nhỏ băng thông Thu nhỏ băng thông Công nghệ tiết kiệm lượng Cắt lát thời gian Bảng1.1 So sánh cơng nghệ truyền hình di động phát quảng bá mặt đất 1.1.3.Truyền hình di động sử dụng phát vệ tinh Phát số(DAB) truyền qua vệ tinh qua phương tiện vô tuyến mặt đất sử dụng nhiều nước.DAB thay cho việc truyền dẫn sóng FM tương tự truyền thống.DAB có khả phát âm stereo chất lượng cao liệu thông qua quảng bá trực tiếp từ vệ tinh hay máy phát vô tuyên mặt đất tới máy thu DAB.Các chuẩn phát đa phương tiện số(DMB) mở rộng từ chuẩn DAB,hợp với đặc tính cần thiết phép truyền dẫn dịch vụ truyền hình di động Một số nhà khai thác Hàn Quốc phóng vệ tinh với chùm cơng suất tâp trung cao cung cấp cho Hàn Quốc Nhật Bản để cung cấp phát trực tiếp truyền hình di động cho máy cầm tay.Các chuẩn ví dụ DMB-S hay SDMB.Các dịch vụ triển khai Châu Âu nước khác 1.1.4 Truyền hình di động sử dụng cơng nghệ khác WiMAX hay WiBro: WiBro(Wireless Broadband) dịch vụ truy cập Internet không dây tốc độ cao.Dịch vụ sử dụng băng tần WiMAX,có thể cung cấp truy nhập internet máy nhận chuyển động với tốc độ lên đến 60km/h.Các dạng ứng dụng cho WiBro âm hình ảnh theo u cầu,tải nhac chng giao dịch điện tử Chương 2: CÔNG NGHỆ DVB-H 2.1 Giới thiệu: Tháng 11 năm 2004, Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu – ETSI công bố Tiêu chuẩn DVB-H cho thiết bị cầm tay DVB-H coi tiêu chuẩn hàng đầu cho thiết bị cầm tay tiêu chuẩn thừa kế ưu điểm tiêu chuẩn phát sóng số mặt đất DVB-T có cải tiến nhằm khắc phục yếu điểm hệ thống trước nó, chế tiết kiệm pin, sử dụng MPE-FEC để thu tín hiệu di động tốt mạng tổ ong, phân phối tín hiệu quảng bá dạng IP datagrams trình chuyển giao mạng tổ ong đơn giản để máy cầm tay vừa nhỏ gọn vừa có đủ dung lượng pin để cần xem chương trình truyền hình trực tuyến, video theo yêu cầu, trình duyệt web, tra cứu thông tin điện tử, điện thoại 2.2 KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DVB-H 2.2.1 Giới thiệu: DVB-H thiết kế theo hướng dòng truyền tải DVB-TS chứa thành phần DVB-T DVB-H chúng thu máy thu DVB-T mà khơng gây nên xáo trộn Hình 2.1 Mạng kết hợp DVB-T DVB-H đồng thời Tín hiệu vào dạng TP đóng gói thành IP datagrams, sau đưa tới ghép kênh MUX ghép xen lẫn với tín hiệu DVB-T lên dòng truyền tải TS đưa tới điều chế DVB-T máy phát số phát tín hiệu cao tàn qua kênh truyền dẫn Ở phía thu thu DVB-H thu tín hiệu cao tần này, tách IP datagrams hiển thi chương trình DVB-H DVB-H mang liệu dạng IP Dữ liệu phù hợp cho máy thu di động, phụ thuộc vào khả chịu đựng đếm mạch trễ tiêu thụ cơng suất Nếu mang liệu dạng MEPG-2 máy thu giải mã dịng MPEG-2 tiêu thụ công suất nhiểu Để công nghệ DVB-H cung cấp dịch vụ cho thiết bị cầm tay thu di động, thực phải giải vấn đề nêu Đó điểm khác biệt công nghệ DVB-H so với DVB-T Sau đây, phân tích điểm khác biệt này: 2.2.1 Cơ chế cắt lát thời gian (Time-Slicing) Bình thường với cơng nghệ DVB-T truyền dẫn liệu MPEG-2, dòng TS từ dịch vụ tới ghép kênh với tần số cao sở mức gói TS Điều có nghĩa dịch vụ thực tế phát song song Hình 2.2 Các dịch vụ truyền song song DVB-T Với thu DVB-T thu gói TS (của dịch vụ) mong muốn tốc độ ghép lớn Tất liệu phải thu lúc Do việc tiêu thụ công suất lớn Các dịch vụ IP cắt lát thời gian dịch vụ liệu MPE, tổ chức sau: • Một dịch vụ IP chứa toàn dung lượng liệu DVB-H khoảng thời gian 200ms • Sau tiếp đến dịch vu IP khác tiếp tục vậy…vv • Sau chu kỳ dài cho 4s, dịch vụ lại lần xuất sau phát a/ Cấu trúc Timer-Slicing DVB-H: Các dịch vụ DVB-H thực “ống liệu MPE” cho hệ thống DVB ghép tuỳ thích với dịng truyền tải (TS) khác Nhìn hình 2.4 thấy dịch vụ MPEG-2 DVB-T trải dài theo trục thời gian, dịch vụ DVB-H xếp phân chia theo thời gian (cắt lát theo thời gian) thời điểm dịch vụ khác Chính khác biệt làm nên cách mạng việc giảm công suất tiêu thụ máy thu: Tại thời điểm người sử dụng muốn xem chương trình (ví dụ VTV3) máy thu lựa chọn giải mã chương trình thơi (VTV3) khơng phải giải tồn chương trình với cơng nghệ DVB-T tiết kiệm lượng Với chế Time-slicing, công suất tiêu thụ máy thu giảm đáng kể máy thu xem chương trình TV liên tục với viên pin sạc Hình 2.3 Các dịch vụ DVB-H truyền dịch vụ DVB-T b/ Đặc điểm Timer-Slicing: - DVB-T xác lập cho dịch vụ truyền dẫn liên tục thời gian đồng dài so với khoảng thời gian 200ms Vì vậy, để tương thích với liệu DVB-T MUX, liệu DVB-H gửi vào burst (hay IP datagrams) Khi tốc độ bit cao hẳn so với trường hợp tốc độ bit số (có thể hiểu đơn giản giống việc nhiều phương tiện cá nhân tham gia tuyến đường cao tốc thay việc mời hành khách lên chuyến xe buýt vận chuyển với số lượng lớn, tốc độ cao) Giữa burst, liệu dịch vụ không truyền Máy thu cần có khả tự chuyển đổi từ trạng thái ngắt sang hoạt động ngược lại Điều thực nhờ chế burst phía trước mang thơng tin thời gian đến burst - Các dịch vụ cắt lát thời gian (DVB-H) liên tục (DVB-T) ghép chung ghép (MUX) (hình 2.2) Chỉ có máy thu DVB-H ngắt nguồn (switched off) khơng thu tín hiệu cịn máy phát phát liên tục Máy thu hỗ trợ Time slicing không thiết phải thu dịch vụ DVB-H mà thu dịch vụ DVB-T Hình 2.4Tốc độ bit đầu số - Các đệm cần có đầu cuối để đảm bảo tốc độ bit đầu - Các thơng số lựa chọn với khoảng giá trị rộng: Các độ dài số burst ngắn dài hơn, giống khoảng thời gian burst - Tiết kiệm công suất máy thu cầm tay đạt trung bình khoảng 90% cao [3] Cơng nghệ chế tạo đầu cuối DVB-T (hộp kênh giải điều chế) gần đạt công suất tiêu thụ cịn khoảng 500 mw Điều có nghĩa cần 50mw cho thiết bị đầu cuối DVB-H để thu chương trình Hình 2.5 Sắp xếp byte dịch vụ Chú ý: +) Các bytes thuộc dịch vụ trải miền thời gian tần số (hình 2.6) +) Ghép xen nội thời gian ảo trải miền thời gian +) Cắt lát thời gian thực toàn băng thơng DVB-T dùng (thậm chí chia sẻ với DVB-T) Cơ chế Time – slicing hỗ trợ chuyển giao mạng: Trong mạng DVB-T bình thường, thiết bị đơn chuyển giao mạng mềm có đầu cuối (hộp kênh giải điều chế) Cơ chế Time-slicing tạo hiệu vượt mong đợi, có khả sử dụng thu để giám sát cell liền kề xung quanh thời gian tắt (off-time) Ngoài để giảm công suất tiêu thụ, chế cắt lát thời gian cung cấp dịch vụ liền kề chuyển giao mạng máy phát (hình 2.7) 10 Hình 2.11 Cấu trúc mã hố H.264/avc cho macroblock Ảnh tách thành khối Ảnh dãy điểm truy nhập ngẫu nhiên mã hóa “Intra”, có nghĩa khơng dùng thơng tin ngồi thơng tin chứa thân ảnh Mỗi mẫu khối frame Intra dự đốn nhờ dùng mẫu khơng gian bên cạnh khối mã hóa trước Đối với tất ảnh lại dãy điểm truy cập ngẫu nhiên, mã hóa “Inter” sử dụng, dùng dự đoán bù chuyển động từ ảnh mã hóa trước Q trình mã hóa nhìn chung giống mã hóa MPEG2, có điểm khác trình bày phần 2.3.2.3 Chia ảnh thành macroblok kích thước cố định gồm 16x16 mẫu thành phần Yvà 8x8 mẫu cho hai thành phầnC Tất mẫu macroblock Y hoặcC dự đốn theo khơng gian thời gian, dự đoán chỗ hợp thành truyền nhờ dùng mã chuyển vị - Mỗi ảnh video, frame field, chia thành macroblock (MB) có Các MB tổ chức thành slice, biểu diễn tập ảnh cho giải mã độc lập Thứ tự truyền MB dòng bit phụ thuộc vào đồ phân phối Macroblock (Macroblock Allocation Map) không thiết phải theo thứ tự quét H.264 / AVC hỗ trợ năm dạng mã hóa slice khác Đơn giản slice I (Intra), tất MB mã hóa khơng có tham chiếu tới ảnh khác dãy video Tiếp theo slice P B, việc mã hóa có tham chiếu tới ảnh trước (slice P) ảnh trước lẫn ảnh sau (slice B) Hai dạng slice lại SP (switching P) SI (switching I), xác định cho chuyển mạch hiệu dòng bit mã hóa tốc độ bit khác Để cung cấp phương pháp che giấu hiệu kênh có khuynh hướng bị lỗi với ứng dụng độ trễ thấp, H.264 / AVC hỗ trợ đặc điểm gọi thứ tự MB mềm dẻo (FMO – Flexible Macroblock Ordering) FMO định rõ giản đồ (pattern) ấn định macroblock ảnh vào vài nhóm slice Mỗi nhóm slice truyền riêng biệt Nếu nhóm slice bị mất, mẫu macroblock bên cạnh mặt không 16 gian, thuộc nhóm slice thu đúng, sử dụng cho che dấu hiệu lỗi Các giản đồ phép trải rộng từ giản đồ hình chữ nhật tới giản đồ phân tán theo quy tắc, quân cờ, giản đồ phân tán cách ngẫu nhiên 2.3.2.4 Dự đoán Intra-frame Mỗi MB truyền vài dạng mã hóa phụ thuộc vào dạng mã hóa slice Trong tất dạng mã hóa – slice có loại dạng mã hóa intra hỗ trợ, ký hiệu INTRA –4 x INTRA – 16 x 16 Khác với tiêu chuẩn mã hóa video trước đây, dự đốn H.264/AVC ln tiên hành miền không gian việc tham chiếu tới mẫu bên cạnh khối mã hóa Khi dùng mode INTRA – x 4, khối x thành phần Y dùng mode dự đốn Ngồi dự đốn DC, mode dự đoán định hướng xác định rõ Khi dùng mode INTRA – 16 x 16, thích hợp tốt cho miền ảnh trơn tru, dự đoán thực cho toàn thành phần Y MB - mode dự đoán hỗ trợ Các mẫu C MB ln ln dự đốn dùng kỹ thuật dự đoán tương tự thành phần Y MB Intra – 16 x 16 Dự đoán Intra qua biên slice khơng phép nhằm giữ cho slice độc lập với 2.3.2.5 Bù chuyển động slice P - Ngồi dạng mã hóa MB dạng Intra, dạng mã hóa bù chuyển động dự đốn khác xác định cho MB slice P Mỗi MB dạng P tương ứng với việc phân nhỏ MB thành khối kích thước cố định sử dụng cho mơ tả chuyển động Hình 2.13 minh họa phân chia Hình 2.13 Phân chia macroblock cho bù chuyển động Trên: Phân chia macroblock Dưới: Phân chia phần 8x8 - Nhìn chung cấu trúc H.264 / AVC cho phép vectơ chuyển động không hạn chế, có nghĩa chúng nhắm bên ngồi miền ảnh Các thành phần vectơ chuyển động mã hóa vi sai, dùng giá trị trung bình (median) dự đốn định hướng từ khối xung quanh Khơng có dự đốn thành phần vectơ chuyển động biên slice 17 - H.264/AVC hỗ trợ dự đoán bù chuyển động đa ảnh (multi – picture) Điều có nghĩa nhiều ảnh mã hóa trước sử dụng tham chiếu cho dự đoán bù chuyển động Hình 2.14 minh họa khái niệm Hình 2.14 Bù chuyển động nhiều frame Ngoài vectơ chuyển động, tham số tham chiếu ảnh (∆) truyền Khái niệm mở rộng cho ảnh B 2.3.2.6 Bù chuyển động slice B - Sự khác cốt lõi slice B P là: slice B mã hóa theo cách số MB block dùng trung bình trọng số giá trị dự đốn bù chuyển động riêng biệt cho việc xây dựng tín hiệu dự đoán - Trong slice B, dạng dự đoán ảnh inter khác hỗ trợ: dự đoán list 0, list 1, hai hướng (bi-predictive) trực tiếp (direct) - Các slice B dùng phân nhỏ MB tương tự với slice P Ngoài mode Inter – 16 x 16, Inter – 16 x 8, Inter – x 16, Inter – x Intra, cịn có dạng MB dùng dự đốn trực tiếp, có nghĩa mode trực tiếp Ngồi ra, phân chia 16 x 16, 16 x 8, x 16 x 8, phương pháp dự đốn (list 0, list 1, hai hướng) chọn lựa riêng biệt Việc mã hóa vectơ chuyển động tương tự slice P với biến đổi thích hợp khối bên cạnh mã hóa dùng mode dự đoán khác 2.3.2.7 Chuyển vị, co dãn lượng tử hóa - Tương tự với tiêu chuẩn mã hóa video trước đó, H.264/AVC dùng mã chuyển vị cho dự đoán Tuy nhiên H.264/AVC việc chuyển vị áp dụng cho khối 4x4, thay cho biến đổi cosin rời rạc (DCT) 4x4, biến đổi nguyên tách biệt (separable integer transform), sử dụng, với tính chất giống 4x4 DCT Để lượng tử hóa hệ số biến đổi, H.264/AVC dùng lượng tử hóa vơ hướng Một số 52 lượng tử hóa chọn cho MB tham số lượng tử hóa QP 18 (Quantization Parameter) Các lượng tử hóa xếp cho có tăng khoảng 12.5% kích thước bước lượng tử hóa QP tăng đơn vị Tất biến đổi H.264/AVC thực dùng thuật toán cộng thuật toán dịch bit giá trị nguyên 16-bit 2.3.2.8 Mã hóa entropy - Trong H.264/AVC, phương pháp mã hóa entropy hỗ trợ Phương pháp mã hóa entropy mặc định (default) sử dụng tập từ mã mở rộng vô hạn đơn cho tất phần tử cấu trúc, ngoại trừ hệ số biến đổi lượng tử hóa Như vậy, thay cho việc thiết kế bảng VCL khác cho phần tử cấu trúc, có ánh xạ cho bảng từ mã đơn thực theo thống kê liệu Bảng từ mã đơn chọn mã expGolomb với tính chất giải mã đơn giản hài hòa - Để truyền hệ số biến đổi lượng tử hóa, phương pháp tinh tế gọi mã độ dài biến đổi thích nghi hồn cảnh CAVLC (Context – Adaptive Variable Length Coding) sử dụng Trong sơ đồ này, bảng VLC chuyển mạch tốt cho phần tử cấu trúc khác nhau, phụ thuộc vào phần tử cấu trúc truyền - Hiệu mã hóa entropy cải thiện mã hóa số học nhị phân thích nghi hoàn cảnh CABAC (Context – Adaptive Binary - Arithmetic Coding) sử dụng Một mặt, việc dùng mã hóa số học cho phép ấn định số không nguyên vẹn (non – integer) bit cho symbol bảng chữ điều có ích xác suất symbol lớn 0.5 Mặt khác, việc dùng mã thích nghi cho phép thích nghi với thống kê symbol khơng tĩnh Một tính chất quan trọng khác CABAC mơ hình hóa hồn cảnh - Tính thống kê phần tử cấu trúc mã hóa sử dụng để đánh giá xác suất điều kiện Các xác suất điều kiện sử dụng để chuyển mạch hàng loạt model xác suất đánh giá 2.3.2.9 Bộ lọc tách khối vòng (In – loop deblocking filter) - Một đặc trưng riêng mã hóa dựa sở khối nhìn thấy cấu trúc khối Các mép khối cấu trúc lại với độ xác pixel bên nhìn chung “dạng khối” (blocking) xem nhiễu (artifact) dễ thấy với phương pháp nén Do nguyên nhân mà H.264/AVC xác định lọc tách khối thích nghi vịng, cường độ lọc điều khiển giá trị nhiều phần tử cấu trúc Tính khối bị giảm mà không ảnh hưởng nhiều tới độ sắc nét nội dung Hậu chất lượng chủ quan cải thiện đáng kể Đồng thời lọc giảm tốc độ bit khoảng 10 – 15% tạo chất lượng ảnh chủ quan với video không lọc 19 Hình 2.15 Tách dụng lọc tách khối ảnh nén nhiều Trái: Khơng có lọc tách khối; Phải: có lọc tách khơi 2.3.2.10 Các cơng cụ mã hóa xen kẽ Các frame mã hóa khối tách thành field mã hóa khối riêng biệt Việc mã hóa field đặc biệt hiệu field mã hóa dùng slice I field thứ hai dự đoán từ field thứ nhờ dùng bù chuyển động Trong số cảnh, phần frame mã hóa hiệu mode field phần khác lại mã hóa hiệu mode frame Vì vậy, H.264/AVC hỗ trợ chuyển mạch thích nghi MB mã hóa frame field Để làm điều cặp MB kết nối theo chiều dọc mã hóa MB frame field Sau q trình dự đốn mã hóa dự đốn tiến hành giả sử frame hay field phải mã hóa Việc lọc tách khối xảy cho tất cặp macroblock chúng đặt vào mode frame mode field, chúng mã hóa mode frame field Các proflie level xác định điểm bắt buộc Các điểm bắt buộc thiết kế để tạo thuận tiện cho liên hoạt ứng dụng khác tiêu chuẩn H.264/AVC Profile xác định tập cơng cụ mã hóa thuật tốn sử dụng để tạo dịng bit tương thích Trong Level đặt giới hạn cho thông số chủ yếu định dòng bit Tất giải mã tuân theo profile định phải hỗ trợ tất đặc điểm proflie Các mã hóa khơng cần thiết phải dùng tập đặc điểm riêng hỗ trợ profile phải cung cấp dòng bit tuân theo Trong H.264/AVC có proflie xác định – Baseline, Main X: Baseline proflie hỗ trợ tất đặc điểm H.264/AVC ngoại trừ hai tập đặc điểm sau: + Tập 1: slice B, dự đốn trọng số, CABAC, mã hóa field chuyển mạch thích nghi macroblock mã hóa frame mã hóa field + Tập 2: slice SP SI - Tập đặc điểm hỗ trợ Main profile Tuy nhiên Main profile không hỗ trợ đặc điểm FMO hỗ trợ Baseline profile - Profile X hỗ trợ hai tập đặc điểm nêu Baseline profile, ngoại trừ CABAC chuyển mạch thích nghi macroblock mã hóa frame field Trong H.264/AVC, tập định nghĩa level sử dụng với tất profile, thực riêng hỗ trợ level khác cho profile 20 hỗ trợ Có tất 11 level, xác định rõ giới hạn cho kích thước ảnh (bằng MB), tốc độ xử lý giải mã (bằng MB/s), kích thước nhớ đệm đa ảnh, tốc độ bit video kích thước nhớ đệm video Giải pháp TV-on-Mobile hỗ trợ nhiều chuẩn (DVB-H, DVB-T) đặc biệt khả tiêu thụ nguồn thấp, sử dụng để xem truyền hình 10 với nguồn 700mAh chuẩn Khả tích hợp cao cho phép thu gọn thiết kế Các tùy chọn chương trình cho phép dễ dàng hỗ trợ chuẩn khác nhau, nâng cấp hệ thống có phát triển sau Các đặc điểm phần cứng Giải pháp TV-on-Mobile thiết kế theo chuẩn DVB (hỗ trợ chuẩn DVBH DVB-T nay) ý đến việc tiết kiệm nguồn SiP với tuner TV giải mã/ giải điều chế kênh Giải pháp SiP dùng IC SiP tích hợp chức thu, giải điều chế, giải mã tín hiệu truyền hình Tuner TV SiP dựa TDA18281, tuner Zero-IF DVB-H/T tiêu thụ nguồn 20mW với mode DVB-H 150mW với mode DVB-T Kích thước tuner HVQFN32 5x5mm2 hỗ trợ nguồn điện áp từ 1.8V đến 2.8V, nhiễu 4dB, ngõ vào in-band IP3 -7dBm Ở thị trường Mỹ, tuner TV họat động dải tần 1760MHz Các chức giải điều chế / giải mã SiP dựa TDA10101, tiêu thụ nguồn thấp (kém 30mW với mode DVB-H) Nó dùng cấu trúc DSP nên lập trình để hỗ trợ nhiều chuẩn gồm DVB-H/T (cả phiên sau), ISDB-T Hiệu ứng Doppler (90Hz) đảm bảo cho phép thu sóng ổn định điều kiện di động Tín hiệu dùng giao diện SPI, tương thích với nhiều xử lý ứng dụng khác, máy thu hoạt động với bus điều kiển I2C Bộ decoder dùng với chức thu OFDM đa mode dùng ứng dụng WLAN Tuner TV SiP chức giải mã kênh tách riêng IC Tuner DVB-H/T TDA18281 tích hợp HVQFN32, giải mã kênh TDA10101 TFBGA64 Các đặc điểm phần mềm Giải pháp TV-on-Mobile bao gồm toàn chức hỗ trợ đầy đủ cho chức ứng dụng truyền hình Phần mềm Philip chứa giải pháp Nexperia Cellular System hỗ trợ mobile TV Ngoài ra, giải thuật Philip gồm mã hóa MPEG-4/H.264 audio/video quản lý DRM, cải tiến khả multimedia… Để đạt hiệu tối đa ứng dụng truyền hình, Philip hợp tác với Silicon & Software Systems Ltd (S3) nhà cung cấp hàng đầu phần mềm DVB-H/IPDC Giải pháp onHandTV S3 bao gồm protocol stack, middleware ứng dụng làm việc tương thích với giải pháp TV-on-Mobile onHandTV cung cấp đầy đủ chức hệ thông quản lý sở liệu ESG (ESG Database Management System), Quảng lý dịch vụ (Services Manager) Content Player… Chương 3: MƠ HÌNH MẠNG VÀ CÁC DỊCH VỤ MOBILE TV TRÊN DVB-H 3.1 SO SÁNH DVB-T DVB-H 21 Các công nghệ phát số mặt đất DVB-T công nghệ phát số cho thiết bị cầm tay DVB-H phục vụ cho nhu cầu khác chúng có điểm khác biệt sau: STT Đặc điểm DVB-T DVB-H Tốc độ bit kênh truyền hình có độ nét tiêu chuẩn SDTV 4-5 Mbit/s 128-384 Kbit/s Màn hiển thị 22 Màn hình TV cỡ trung bình lớn Màn hình điện thoại nhỏ Anten Nguồn cung cấp Chế độ thu Anten mái nhà (anten Yagi), nhà (anten roi) anten ôtô Anten bên điện thoại Cố định nguồn liên tục Nguồn lượng Pin có giới hạn Thu cố định, thu xách tay nhà thu phương tiện giao thông Các máy cầm tay di động Hiện với công nghệ phát số mặt đất (DVB-T) phát khoảng 6-7 chương trình TV (SDTV) kênh sóng (với tốc độ tổng 27,14 Mbit/s) Trong cơng nghệ IP Datacast (DVB-H) dễ dàng tương thích với hình cỡ nhỏ (vài inch) đầu cuối cầm tay Với hình nhỏ với tốc độ 128384 Kbit/s kênh (hay chương trình TV yêu cầu) phân phối kênh video chất lượng cao Chính cơng nghệ làm tăng hiệu trình phát quảng bá truyền từ 10 đến 55 chương trình TV kênh sóng 3.2 ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG TRUYỀN HÌNH DÙNG CƠNG NGHỆ DVB-H Cấu trúc thu điện thoại di động DVB-H cho hình 3.1 Điện thoại gồm phần: Một giải điều chế DVB-H (gồm khối điều chế DVB-T, mođun Time slicing mođun MPE-FEC) đầu cuối DVB-H Tín hiệu vào tín hiệu DVB-T Khối điều chế DVB-T thu lại gói dịng truyền tải MPEG-2, tín hiệu cung cấp mode truyền dẫn (2K, 8K 4K) với tín hiệu mang thơng số truyền dẫn –TPS tương ứng Mođun Time Slicing giúp tiết kiệm công suất tiêu thụ hỗ trợ việc chuyển giao mạng linh hoạt Mođun MPE-FEC cung cấp mã sửa lỗi tiến cho phép thu đương đầu với điều kiện thu đặc biệt khó khăn 23 Hình 3.1 Cấu trúc thu ĐTDĐ DVB-H Tín hiệu khỏi giải điều chế DVB-H có dạng gói dòng truyền tải TS IP Datagrams (khi thu tín hiệu DVB-H) Đầu cuối DVB-H giải mã IP Datagrams, hiển thị nội dung chương trình DVB-H 3.3 CÁC MƠ HÌNH TRIỂN KHAI DVB-H 3.3.1 Tích hợp DVB-H mạng DVB-T 3.3.1.1 DVB-T DVB-H dùng chung ghép kênh Trong trường hợp chia xẻ băng tần dịch vụ MPEG-2 truyền thống dịch vụ DVB-H, chế độ truyền dẫn phải 2K hay 8K Ngoài ra, điều chế DVB-T phải sửa đổi để chấp nhận báo hiệu DVB-H (các bit TPS đặc biệt S48 thị dòng thành phần sử dụng phân lớp thời gian) Với việc thu di động xách tay, sơ đồ điều chế phù hợp 16-QAM với tốc độ mã 1/2 hay 2/3 đòi hỏi C/N vừa phải, cung cấp đủ khả đáp ứng yêu cầu thương mại: - Chịm sao: QPSK, 16-QAM chí, không khuyến nghị, 64-QAM - FEC: 1/2 2/3 G.I: phụ thuộc vào cấu hình mạng, giống DVB-T G.I khuyến nghị cho SFN là: cho chế độ 2K: 1/4, cho chế độ 4K: 1/4, 1/8, cho chế độ 8K: 1/4, 1/8 24 Hình 3.2 DVB-T phủ sóng nhà dùng chung ghép kênh với DVB-H 3.3.1.2 DVB-T DVB-H dùng chuyền dẫn phân lớp Một phương pháp để tránh việc pha trộn phân lớp thời gian dịng khơng phân lớp thời gian vào ghép kênh chung sử dụng chế độ truyền dẫn phân cấp Khi dịch vụ phân lớp thời gian truyền dẫn độ ưu tiên cao - đảm bảo chịu lỗi tốt môi trường di động - dịch vụ không phân lớp thời gian truyền dẫn với độ ưu tiên thấp - dành tốc độ bit cao cho dịch vụ thu cố định Hình 3.3 DVB-T DVB-H dùng truyền dẫn phân lớp 3.3.1.3 Mạng DVB-H riêng biệt Một mạng DVB-H dành riêng mạng dịch vụ DVB-H khơng chia xẻ 25 dịng TS sau ghép kênh với dịch vụ DVB-T tồn Với mạng vậy, thành phần kỹ thuật mạng DVB-T bị thay đổi chủ yếu là: Các ghép kênh sẵn sàng cho việc tích hợp dịch vụ DVBH Thành phần chủ yếu ghép kênh “bộ mã hoá/ giải mã DVB-H", mà hạt nhân đóng gói IP bao gồm MPE-FEC phân lớp thời gian Các điều chế: Các điều chế DVB-T sẵn sàng hỗ trợ cho dịch vụ DVB-H nhờ bổ sung khả chèn bit TPS để hỗ trợ báo hiệu TPS DVB-H Tuy nhiên, dịch vụ DVB-H đòi hỏi việc sử dụng chế độ 4K cần thay đổi sau điều chế DVB-T:  Thay đổi xen rẽ symbol (trong) để thích hợp với chế độ 4K  Các thay đổi IFFT để hỗ trợ chế độ 4K Hình 3.4 Mạng DVB-H riêng biệt 3.3.2 Tich hợp DVB-H với mạng 3G cellular Mơ hình thứ 1: Sự tích hợp đầu cuối thu 26 Tại đầu cuối thu tích hợp công nghệ DVB-H công nghệ mạng di động tổ ong Mơ hình có đặc điểm sau: - Khơng có hợp tác mạng phát quảng bá mạng di động - Không có tương tác người sử dụng dịch vụ nhà điều hành mạng Khách hàng thu chương trình quảng bá miễn phí máy di động - Mơ hình mang đến hội thương mại cho nhà điều hành mạng di động (2G 3G): Sự tăng lên lưu lượng mạng Hình 3.5 Mơ hình tích hợp đầu cuối thu Mơ hình thứ 2: Tiêu chuẩn mạng cellular kênh tích hợp Mơ hình có tương tác người sử dụng dịch vụ nhà điều hành mạng Sự tương tác thông qua kênh đường (return) cellular mạng di động Ví dụ dịch vụ Video theo yêu cầu, ứng dụng thương mại điện tử Các nhà quản lý mạng di động (2G 3G) cung cấp quyền truy nhập tính cước 27 Hình 3.6 Mơ hình mạng cellular kênh tích hợp Mơ hình thứ 3: Mạng cellular với kênh đường xuống DVB-H tích hợp Mơ hình cho thấy tất dịch vụ tương tác máy di động thực thông qua nhà điều hành mạng di động (2G 3G) Nội dung chương trình phát quảng bá thông qua mạng DVB tồn Truy nhập liệu đường xuống (ví dụ chương trình u cầu) truyền tải tới nhiều người sử dụng thông qua máy phát DVB riêng nhà điều hành mạng di động Hình 3.7 Mơ hình mạng cellular với kênh đường xuống DVB-H tích hợp 28 3.3.3 Đặc điểm DVB-H dịch vụ mobile TV Ưu điểm: Một số đặc điểm thú vị DVB-H từ khía cạnh thiết kế dịch vụ là: • Tốc độ truyền liệu quảng bá cao điều kiện di chuyển so với kỹ thuật khác • Tất người sử dụng thu sóng đồng thời, có khả thực dịch vụ thời gian thực • Có khả đáp ứng đồng thời nhiều yêu cầu mà không gây rủi ro cho mạng (vượt trạng thái bão hòa) • Việc định địa cho người sử dụng để hỗ trợ protocol multicast đơn giản Khuyết điểm: • Sự di động: DVB-H hệ thống đặc biệt phù hợp cho mơi trường di động Tuy vậy, có nhiều thách thức môi trường di động điều kiện thu nhận sóng ln thay đổi như: thay đổi cường độ sóng, đường truyền đa đường (multi- path) gây nên thời gian trễ khác nhau, thay đổi di chuyển cell,… Điều dẫn đến số mơi trường truyền tín hiệu • Các dịch vụ hỗ trợ phải thích hợp cho thiết bị di động, phải xét đến yếu tố hình thiết bị di động có kích thước nhỏ Các đặc điểm thay đổi mơi trường truyền sóng dẫn đến chất lượng sóng thu nhiều mức khác tùy thuộc dịch vụ sử dụng 29 Kêt Luận DVB-H, tiêu chuẩn truyền dẫn, quy định lớp vật lý yếu tố giao thức lớp thấp Nó sử dụng thuật tốn tiết kiệm lượng dựa việc truyền tải thời gian ghép dịch vụ khác Kỹ thuật, gọi thời gian cắt, kết pin tiết kiệm điện có hiệu lực lớn Ngồi ra, "slicing time” mềm cho phép chuyển giao người nhận chuyển từ mạng di động tới mạng di động với đơn vị tiếp nhận Đối với truyền dẫn đáng tin cậy điều kiện tiếp nhận người tín hiệu, lỗi bảo vệ Đề án tăng cường lớp liên kết giới thiệu Chương trình gọi MPEFEC (Multi-Protocol Tóm lược - Chuyển tiếp Error Correction) MPE-FEC sử dụng mạnh mẽ kênh mã hóa kênh mã hóa bao gồm đặc tả kỹ thuật DVBT cung cấp mức độ thời gian " interleaving "Hơn nữa, tiêu chuẩn DVB-H tính bổ sung chế độ mạng, kiểu 4K , cung cấp thêm tính linh hoạt việc thiết kế mạng đơn tần số (SFNs) mà thích hợp để tiếp nhận điện thoại di động, cung cấp kênh tăng cường tín hiệu để cải thiện truy cập vào dịch vụ khác 30 ... sử dụng phổ VHF UHF để truyền tải dịch vụ truyền h? ?nh di động Chuẩn DVB- T tăng cường bổ sung thêm đặc tính thích h? ??p cho thu di động, và đổi tên thành chuẩn DVB- H Dịch vụ truyền h? ?nh di động cung... phát triển dịch vụ truyền h? ?nh di động giai đoạn đầu trình phát triển H? ?nh 1.2 Các cơng nghệ truyền h? ?nh di động 1.1.1 Các dịch vụ truyền h? ?nh di động sử dụng tảng mạng di động 3G: Khi mạng phát... TRUYỀN H? ?NH DI ĐỘNG 1.1 Tổng quan cơng nghệ cung cấp dịch vụ truyền h? ?nh di động H? ?nh 1.1 Tổng quan cơng nghệ truyền h? ?nh di động Đã có số cơng nghệ sử dụng để cung cấp dịch vụ truyền h? ?nh di động