Truyền hình số mặt đất DVB t và quá trình chuyển đổi sang DVB t2

ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 MỞ ðẦU Với phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật, nghành cơng nghệ có cơng nghệ điện tử viễn thơng có phát triển vượt bậc ba thập kỷ vừa qua ñem lại nhiều thành tựu phát minh ứng dụng sản xuất, ñời sống xã hội Cơng nghệ truyền hình phận quan trọng lĩnh vực điện tử viễn thơng, có ứng dụng rộng rãi to lớn phát triển văn hóa đời sống tinh thần xã hội Trong thập kỷ qua ñã chứng kiến chuyển đổi mạnh mẽ cơng nghệ truyền hình từ phương thức tương tự xang công nghệ số Ở Việt Nam q trình chuyển đổi thực ngoạn mục với phổ cập bước lĩnh vực truyền hình quảng bá truyền hình trả tiền Từ ñầu năm 90 cho ñến nghành truyền hình ñã ứng dụng thành tựu công nghệ truyền hình số truyền dẫn vệ tinh, phát triển mạng truyền hình cáp phổ cập hệ thống truyền hình số mặt đất Truyền hình số áp dụng ñầu tiên công ty VTC 10 năm qua, phát triển hệ thống truyền hình số VTC góp phần quan trọng đưa thơng tin kinh tế trị, văn hóa thể thao giải trí phong phú đến đơng đảo cơng chúng địa phương với chất lượng cao Cùng với phát triển cơng nghệ truyền hình, chuẩn truyền hình số DVB-T chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất ñược triển khai thành công, ñược nhiều nước chấp nhận Tuy nhiên, từ sau ñời chuẩn DVB-T nghiên cứu kỹ thuật truyền dẫn tiếp tục ñược triển khai Mặt khác, nhu cầu phổ tần cao khiến cho việc gia tăng hiệu sử dụng phổ tần lên mức tối ña cấp thiết Từ phát triển lên chuẩn truyền hình số mặt đất hệ thứ DVB-T2 Việc nghiên cứu tìm hiểu đặc tính cơng nghệ tiêu chuẩn truyền số DVB-T trình phát triển lên hệ DVB-T2 nhiệm vụ cần thiết ñối với quan nghiên cứu ứng dụng truyền cán kỹ thuật nghiên GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 cứu lĩnh vực ðó lý em chọn đề tài: “Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2” Bố cục luận văn bao gồm bốn chương, chương I: giới thiệu tổng quát truyền hình số, ưu ñiểm truyền hình số so với truyền hình tương tự, phân tích tiêu chuẩn truyền hình số mặt ñất giới Tiếp theo, chương II: phân tích ưu điểm bật truyền hình số mặt ñất DVB-T với kỹ thuật ghép ña tần trực giao có mã (COFDM), kỹ thuật điều chế có nhiều ưu ñiểm lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T Việt Nam Trong chương III: trình bày số nội dung tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2, ưu ñiểm vượt trội DVB-T2 so với DVB-T Chương IV: phân tích q trình chuyển đổi truyền hình số mặt ñất từ DVB-T sang DVB-T2 Châu Âu trình bày q trình phát triển truyền hình số mặt đất Việt Nam, kiến nghị triển khai truyền hình số mặt đất DVB-T2 Việt Nam Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, hướng dẫn khoa học tận tình Thầy giáo TS.Nguyễn Hồng, luận văn hồn thành.Do thời gian có hạn, trình độ thân hạn chế, thêm vào luận văn em vấn ñề tương ñối nên khơng thể tránh khỏi sai sót Kính mong đóng góp thầy, bạn GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ 1.1 Giới thiệu truyền hình số Truyền hình số tên gọi hệ thống truyền hình mà tất thiết bị kỹ thuật từ Studio cho ñến máy thu ñều làm việc theo ngun lý kỹ thuật số Trong đó, hình ảnh quang học cammera thu qua hệ thống ống kính, thay biến đổi thành tín hiệu điện biến thiên tương tự hình ảnh quang học nói (cả độ chói màu sắc) biến đổi thành dãy tín hiệu nhị phân (dãy số 1) nhờ trình biến ñổi tương tự số Sử dụng phương pháp số ñể tạo, lưu trữ truyền tín hiệu chương trình truyền hình kênh thơng tin mở khả ñặc biệt rộng rãi cho thiết bị truyền hình Trong số ứng dụng, tín hiệu số thay hồn tồn cho tín hiệu tương có khả thực chức mà tín hiệu tương tự khơng thể làm khó thực hiện, việc xử lý tín hiệu lưu trữ So với tín hiệu tương tự, tín hiệu số cho phép tạo, lưu trữ, ghi đọc nhiều lần mà khơng làm giảm chất lượng ảnh Tuy nhiên, tất trường hợp, tín hiệu số đạt hiệu cao so với tín hiệu tương tự (bộ lọc ví dụ thế) Mặc dù vậy, xu hướng chung cho phát triển công nghiệp truyền hình giới nhằm đạt thống chung, hệ thống truyền hình hồn tồn kỹ thuật số có chất lượng cao dễ dàng phân phối kênh thơng tin Hệ truyền hình kỹ thuật số phát triển tồn giới, tạo nên cách mạng thật cơng nghiệp truyền hình Ngun lý cấu tạo hệ thống thiết bị truyền hình số đưa hình 1-1: GVHD: TS.Nguyễn Hồng HV: ðặng Văn Anh Trang ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 Tín hiệu truyền hình tương tự Thiết bị phát Biến đổi A/D Tín hiệu truyền hình số Mã hóa kênh Biến đổi tín hiệu Kênh thơng tin Tín hiệu truyền hình tương tự Biến đổi Tín hiệu truyền hình số D/A Giải mã hóa kênh Biến đổi tín hiệu Thiết bị thu Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc tổng qt hệ thống truyền hình số ðầu vào thiết bị truyền hình số tiếp nhận tín hiệu truyền hình tương tự Trong thiết bị mã hố (biến đổi A/D), tín hiệu hình biến đổi thành tín hiệu truyền hình số, tham số đặc trưng tín hiệu xác định từ hệ thống truyền hình lựa chọn Tín hiệu truyền hình số đưa tới thiết bị phát Sau tín hiệu truyền hình số truyền tới bên thu qua kênh thơng tin Tại bên thu, tín hiệu truyền hình số ñược biến ñổi ngược lại với trình xử lý phía phát Giải mã tín hiệu truyền hình thực biến đổi tín hiệu truyền hình số thành tín hiệu truyền hình tương tự Hệ thống truyền hình số trực tiếp xác định cấu trúc mã hố giải mã tín hiệu truyền hình Ngồi ra, trước truyền qua kênh thơng tin, tín hiệu truyền hình số ñược mã hoá kênh Mã hoá kênh ñảm bảo chống sai sót cho tín hiệu truyền kênh thơng tin Thiết bị mã hố kênh phối hợp đặc tính tín hiệu số với kênh thơng tin Khi tín hiệu truyền hình số truyền theo kênh thơng tin, thiết bị biến đổi gọi ñiều chế giải ñiều chế 1.2 Ưu điểm truyền hình số - Một máy phát truyền hình số phát đến chương trình truyền hình máy phát analog ta ñang sử dụng phát ñược chương trình theo hệ PAL(Phase Alternating Line) Xét mặt phổ ta thấy GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang ðề tài: Truyền hình số mặt ñất DVB-T trình chuyển ñổi sang DVB-T2 tín hiệu tương tự phổ tập trung lượng vào sóng mang hình, tiếng burst màu Trong tín hiệu số bao gồm hàng ngàn sóng mang tập trung dày đặc vào dải phổ có ñộ rộng tương ñương Sự tận dụng tối ña hiệu phổ hình 1.1 cho phép truyền hình số truyền phát nhiều chương trình đồng thời ðây ưu điểm đáng kể so với truyền hình tương tự Hình Hình Hình Tiếng Tiếng Hình Tiếng Tiếng Phổ tín hiệu tương tự Hình 1.1: Phổ tín hiệu tương tự tín hiệu số Phổ tín hiệu số Hình 1.2: Phổ tín hiệu tương tự tín hiệu số Ngồi truyền hình số số ưu điểm khác so với truyền hình tương tự: - Cơng suất phát khơng cần q lớn cường độ điện trường cho thu số thấp cho thu analog (ñộ nhậy máy thu số cao -30dB ñến -20dB so với máy thu analog) - Thu số khơng tượng "bóng ma" tia sóng phản xạ từ nhiều hướng đến máy thu ðây vấn ñề mà hệ phát analog ñang khơng khắc phục GVHD: TS.Nguyễn Hồng HV: ðặng Văn Anh Trang ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 Distant transmitter Nearest transmitter Hình 1.3: Phát hình DVB-T - Thu anten cố ñịnh nhà hay anten di chuyển (của máy thu xách tay) ñều thực ñược - Thu di động tốt, người xem dù ơtơ, tàu hoả xem chương trình truyền hình Sở dĩ xử lý tốt ñược tượng hiệu ứng dịch tần Doppler gây - Cho khả thiết lập mạng ñơn tần SFN (Single Frequency Network), nghĩa nhiều máy phát kênh sóng ðiều cho hiệu lớn xét mặt công suất tần số - Phát hình số đem lại cho ta hội xem chương trình với độ nét cao Vốn dĩ tín hiệu số có tính chống nhiễu cao - Tín hiệu số dễ xử lý, mơi trường quản lý điều khiển xử lý thân thiện với máy tính Với ưu điểm mình, hệ thống truyền hình số ñã ñược thực hầu hết quốc gia giới ðây trình tất yếu, Truyền hình Việt nam giai đoạn chuyển tiếp Hiện q trình số hố tín hiệu truyền hình Việt nam thay dần cơng đoạn, trang thiết bị từ tương tự sang số ðó q trình số hố phần Rồi truyền hình số thay hồn tồn truyền GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 hình tương tự, tạo điều kiện cho ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ hơn, kết hợp với mạng truyền thông khác, tạo thành giới thông tin số, phục vụ cho người cách hữu hiệu 1.3 Cơ video số Số hóa tín hiệu video q trình biến đổi tín hiệu truyền hình màu tương tự thành tín hiệu số Có hai phương pháp biến đổi là: + Biến đổi trực tiếp tín hiệu video màu tổng hợp + Biến đổi riêng tín hiệu video màu thành phần 1.3.1.Tiêu chuẩn số hóa tín hiệu video tổng hợp Xu hướng phát triển studio hoàn toàn kỹ thuật số yêu cầu tiêu chuẩn chung cho thiết bị video số Các tiêu chuẩn video số tổng hợp xây dựng để hướng tới mục tiêu Phù hợp với yêu cầu công nghệ, hai hệ thống tiêu chuẩn số hố tín hiệu video tổng hợp ñược phát triển rộng rãi ðó tiêu chuẩn fSC NTSC tiêu chuẩn 4fSC PAL Tín hiệu video tổng hợp tương tự ñược lấy mẫu tần số lần tần số sóng mang phụ (4fSC) Số bit biểu diễn mẫu đóng vai trò quan trọng việc xác định chất lượng ảnh tính kinh tế thiết bị Thông thường thiết bị sử dụng 10 bit ñể biểu diễn mẫu a.Tiêu chuẩn 4fSC NTSC Tiêu chuẩn 4fSC NTSC ñược xác ñịnh SMPTE 244M gồm tham số tín hiệu video tổng hợp theo hệ NTSC tính chất kết nối song song hệ thống Chuẩn SMPTE mơ tả bảng 1-1 Tần số lấy mẫu tín hiệu lần tần số sóng mang phụ: flm=14,3181 MHz (thường viết 14,3 MHz) ðồng trình lấy mẫu ñược lấy từ tín hiệu ñồng màu tín hiệu video tổng hợp Hình 1-4 minh hoạ phổ tín hiệu NTSC lấy mẫu tần số 4fSC GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 Bảng 1-1 Tiêu chuẩn fSC NTSC Tín hiệu vào NTSC Số mẫu dòng 910 Số mẫu dòng tích cực 768 Tần số lấy mẫu 4fmp=14,32818 MHz Cấu trúc lấy mẫu Trực giao Khoảng cách lấy mẫu +330,+1230,+2130,+3030, Mã hố Lượng tử hố Thang lượng tử 10 bit Trong phổ tín hiệu, có khoảng cách hở tần số 4,2 MHz - tần số lớn NTSC bản, tần số 7,16 MHz (tần số Nyquist) Với khoảng hở này, lọc chống nhiễu lọc tái tạo có đặc tuyến khơng lý tưởng phép sử dụng Tiêu chuẩn khơng xác định tính chất lọc chống nhiễu lọc tái tạo, nhà sản xuất tự lựa chọn lọc, phục vụ cho mục đích kinh tế kỹ thuật A Dải thơng mức Dải thơng cao chấp nhận danh định 2fSC 7,16MHz 3,58MHz Tần số Nyquist fSC 3fSC 10,7MHz Tần số lấy mẫu 4fSC 14,3MHz 5fSC f Hình 1.4: Phổ tín hiệu lấy mẫu chuẩn 4fSC NTSC GVHD: TS.Nguyễn Hồng HV: ðặng Văn Anh Trang ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 b Tiêu chuẩn 4FSC PAL Tín hiệu tương tự PAL NTSC có nhiều điểm tương đồng, song tín hiệu số theo chuẩn 4fSC hai hệ thống khác Bảng 1-2 tổng kết ñặc ñiểm tín hiệu số hệ 4fSC PAL Tần số lấy mẫu lần tần số sóng mang phụ hay 17,734475 MHz (thường viết 17,73 MHz) Tín hiệu xung clock lấy từ xung đồng màu tín hiệu video tổng hợp Bảng 1-2 Tiêu chuẩn fSC PAL A Tín hiệu vào PAL Số mẫu dòng 1135 Số mẫu dòng tích cực 948 Tần số lấy mẫu 4fSC = 17,734475 MHz Khoảng cách lấy mẫu +450,+1350,+2250,+3150, Mã hố Lượng tử hố Thang lượng tử 10 bit Dải thơng mức danh định Dải thơng cao chấp nhận 2fSC 8,86 MHz 4,43 MHz Tần số Nyquist fSC 3fSC 13,29 MHz Tần số lấy mẫu 4fSC 17,7 MHz 5fSC f Hình 1-5 Phổ tín hiệu lấy mẫu chuẩn 4fsc NTSC GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 Hình 1-5 minh hoạ phổ lấy mẫu hệ 4fSC PAL Ở có khoảng cách tần số MHz, tần số cao hệ PAL bản, tần số 8,86 MHz (tần số Nyquist) Tiêu chuẩn khơng xác định tính chất lọc chống nhiễu lọc tái tạo, song nhà sản xuất thường sử dụng tần số cao Cũng với tín hiệu 4fSC NTSC, cần ý đến vấn đề vượt q mức tín hiệu q trình chuyển đổi sang tín hiệu số đưa trực tiếp vào thiết bị số 4fSC, theo tạo yêu cầu nghiêm ngặt giới hạn dải thơng lọc tái tạo ðể khắc phục, rìa sườn trước xung xố tín hiệu số cần phù hợp với tín hiệu tương tự 1.3.2.Tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video thành phần Có nhiều tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video số thành phần, điểm khác chủ yếu tỉ lệ tần số lấy mẫu phương pháp lấy mẫu tín hiệu chói tín hiệu màu, bao gồm: Tiêu chuẩn 4:4:4; 4:2:2; 4:2:0; 4:1:1 Các định dạng số video có nén lấy mẫu cho dòng tích cực video ðể nắm ñược ý nghĩa chuẩn lấy mẫu ta tìm hiểu phương thức chuẩn a) Tiêu chuẩn 4:4:4 Mẫu tín hiệu §iĨm lÊy mÉu tÝn hiƯu chãi UY lấy cỏc phn t tớch cc Điểm lấy mẫu màu đỏ CR tín hiệu video Với hệ PAL, §iĨm lÊy mÉu mµu lam CB hình chia làm 625x720 điểm (pixel) Các tín hiệu chói (UY), tín Hình 1-6: Tiêu chuẩn 4:4:4 hiệu hiệu màu (CR, CB) ñược lấy mẫu tất điểm lấy mẫu dòng tích cực tín hiệu video Cấu trúc lấy mẫu cấu trúc trực giao, vị trí lấy mẫu hình 1-5 Theo tiêu chuẩn 4:4:4 có khả khơi chất phục lượng hình ảnh tốt, thuận tiện cho việc xử lý tín hiệu Các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ñã thống tiêu tần số lấy mẫu cho truyền hình số theo tiêu chuẩn - với tên gọi CCIR - 601 Với chuẩn 4:4:4 tốc độ dòng liệu (ví dụ cho hệ PAL) tính sau: GVHD: TS.Nguyễn Hồng HV: ðặng Văn Anh Trang 10 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Bộ Bưu Viễn thơng - Tổng công ty VTC - ðề tài KC.01.16 (2006), thử nghiệm máy phát hình số DVB-T [2] ðỗ Hoàng Tiến - Dương Thanh Phương ( 2004 ), Truyền hình kỹ thuật số, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh: [3] ETSIEN 300 744: "Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television" [4] ETSI EN 302 755: "Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)" [5] DVB Bluebook A133: "Digital Video roadcasting (DVB); Implementation uidelines for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)" Web: [6] http://www.phatthanhtruyenhinh.vn/modules.php?name=News&op=viewst&sid=302 truy cập cuối ngày 23/10/2011 [7].http://www.phatthanhtruyenhinh.vn/modules.php?name=News&op=viewst&sid=303 truy cập cuối ngày 23/10/2011 [8].http://www.phatthanhtruyenhinh.vn/modules.php?name=News&op=viewst&sid=384 truy cập cuối ngày truy cập cuối ngày truy cập cuối ngày 2310/2011 [9].http://www.phatthanhtruyenhinh.vn/modules.php?name=News&op=viewst&sid=385 truy cập cuối ngày 24/10/2011 [10].http://www.phatthanhtruyenhinh.vn/modules.php?name=News&op=viewcat&catid=3 &page=10 truy cập cuối ngày 24/10/2011 [11].http://www.phatthanhtruyenhinh.vn/modules.php?name=News&op=viewst&sid=184 truy cập cuối ngày 24/10/2011 [12].http://vctv.vn/2010051004191386p0c162/dvtt2-tieu-chuan-truyen-hinh-so-mat-dat- GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 97 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 cho-truyen-hinh-co-do-phan-giai-cao-hdtv-phan-1.htm truy cập cuối ngày 24/10/2011 [13].http://vctv.vn/20100510042454172p0c162/dvtt2-tieu-chuan-truyen-hinh-so-mat-datcho-truyen-hinh-co-do-phan-giai-cao-hdtv-phan-cuoi.htm truy cập cuối ngày 24/10/2011 GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 98 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam ñoan: Bản luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tơi ñược thực sở nghiên cứu lý thuyết hướng dẫn khoa học Tiến sĩ: Nguyễn Hồng –Viện ðại học Mở Hà Nội Tơi xin khẳng ñịnh trung thực lời cam kết Tác giả ðặng Văn Anh GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 99 ðề tài: Truyền hình số mặt ñất DVB-T trình chuyển ñổi sang DVB-T2 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn: Tiến sĩ Nguyễn Hồng người Thầy tận tình hướng dẫn em suốt trình làm luận văn Em xin cảm ơn thầy, cô trực tiếp giảng dạy chương trình đào tạo cao học truyền dạy kiến thức kinh nghiệm quý báu ñể luận văn hồn thành với chất lượng cao Em xin cảm ơn thầy khoa điện tử - thơng tin, khoa sau đại học – Viện ðại học Mở Hà Nội ñã tạo ñiều kiện tốt ñể chúng em học tập suốt thời gian qua Xin chân thành cảm ơn! Tác giả ðặng Văn Anh GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 100 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển ñổi sang DVB-T2 MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ðẦU…………………………………………………………………… CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ 1.1 Giới thiệu truyền hình số……………………………………………… … 1.2 Ưu ñiểm truyền hình số………………………………………………… .4 1.3 Cơ tín hiệu video số…………………………………………………… 1.3.1 Tiêu chuẩn số hóa tín hiệu video màu tổng hợp…………… 1.3.2 Tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video thành phần…………… ……… 10 1.4 Nén tín hiệu truyền hình số 12 1.4.1 Mục đích nén……………………………………… ……………… .12 1.4.2 Bản chất nén…………………………………………… 13 1.4.3 Phân loại nén………………………………………… …………… 14 1.5 Truyền dẫn tín hiệu truyền hình số…………………………………… 14 1.5.1 Truyền tín hiệu truyền hình số qua cáp đồng trục……….……… 15 1.5.2 Truyền tín hiệu truyền hình số cáp quang………….… 15 1.5.3 Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh…………….…… 15 1.5.4 Phát sóng truyền hình số mặt đất……………………… 16 1.6 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất giới .16 1.6.1 Chuẩn ATSC……………………………………………………… 17 1.6.2.Chuẩn ISDB-T 19 1.6.3 Chuẩn DVB 21 1.7 Kết luận chương I .21 GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 101 ðề tài: Truyền hình số mặt ñất DVB-T trình chuyển ñổi sang DVB-T2 CHƯƠNG II: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ðẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU (DVB-T) VỚI KỸ THUẬT GHÉP ðA TẦN TRỰC GIAO CÓ MÃ (COFDM) 2.1 Giới thiệu tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ETSI EN 300744 .23 2.1.1 Phạm vi tiêu chuẩn .23 2.1.2.Nội dung tiêu chuẩn 24 2.2 Thực cách sử dụng COFDM .29 2.3 Ghép ña tần trực giao OFDM .30 2.3.1 Nguyên lý OFDM 30 2.3.2 Số lượng sóng mang .31 2.3.3.ðặc tính trực giao việc sử dụng DFT/FFT .32 2.3.4 Tổ chức kênh OFDM 36 2.3.5 Phương thức mang liệu COFDM .40 2.4 Mã hóa kênh DVB-T 42 2.4.1.Mã hóa phân tán lượng .42 2.4.2.Mã ngoại (outer coding) 44 2.4.3.Ghép xen ngoại (outer interleaving) 44 2.4.4.Mã hoá nội (inner coding) 47 2.4.5.Ghép xen nội 48 2.5 Một số khả ưu việt DVB-T……………………………… 55 2.5.1 ðiều chế phân cấp……………………………………….……….… 55 2.5.2.Mạng ñơn tần SFN 61 2.6 Kết luận chương II 64 GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 102 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 CHƯƠNG III: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ðẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU THẾ HỆ THỨ (DVB-T2) 3.1.Giới thiệu………………………………………………… ………………… 66 3.2 Những tiêu chí DVB-T2……………………………… 67 3.3 Một số nội dung tiêu chuẩn DVB-T…………………………… .69 3.3.1 Mơ hình cấu trúc DVB-T2……………………………… 69 3.3.2 Lớp vật lý DVB-T2………………………………………………… .71 3.3.3 Những giải pháp kỹ thuật bản………………………… 72 3.4 Kết luận chương III………………………………………………………… .81 CHƯƠNG IV: QUÁ TRÌNH CHUYỂN ðỔI TỪ DVB-T SANG DVB-T2 Ở CHÂU ÂU VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHI KHI TRIỂN KHAI DVB-T2 TẠI VIỆT NAM 4.1 Sự ñời tất yếu tiêu chuẩn truyền hình số mặt ñất hệ thứ hai (DVB-T2)……………………………………………………………………… .83 4.1.1.Các yêu cầu thương mại đòi hỏi cho đời hệ thứ hai cho tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số DVBT…………………………………… .83 4.1.2 Mối quan hệ với tiêu chuẩn số mặt ñất DVB-T tại…………… 84 4.1.3 Mục ñích yêu cầu thương mại………………………… 84 4.1.4 Mối liên hệ với tiêu chuẩn yếu khác…………………… 85 4.2 Q trình chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 Một số vấn ñề cần xem xét triển khai DVB-T2………………………………………… … 85 4.2.1 Giới thiệu……………………………………… ………………… .85 4.2.2 Các yêu cầu chuẩn DVB-T2………………………………… .86 4.2.4 Khả chuyển từ DVB-T sang DVB-T2……………………… .87 4.2.3 Các chiến lược triển khai DVB-T2…………………………… 88 GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 103 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 4.2.5 Hiện trạng (thử nghiệm, thông báo triển khai dịch vụ)…………… 90 4.2.6 Các kiến nghị công nghệ cho tồn Châu Âu…………………… 91 4.3 Q trình triển khai truyền hình số mặt đất Việt Nam…………………… 92 4.4 Những kiến nghị triển khai DVB-T2 Việt Nam……………………… .94 4.5 Kết luận chương IV………………………………………………………… 95 KẾT LUẬN CHUNG…………………………………………………………… 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 97 GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 104 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển ñổi sang DVB-T2 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ASK ATSC ACE Amplitude Shift Keying - Khoá dịch biên ñộ Advanced Television System Commitee Uỷ ban hệ thống truyền hình (của Mỹ) Active Constellation Extension - mở rộng chòm tích cực (dùng DVB-T2) BPSK Binary Phase Shift Keying - Khoá dịch pha hai mức BCH bose-chaudhuri -hocquenghem CCIR CCITT CENELEC COFDM CSIF DBPSK Consultative Committee on International Telegraph and Telephon Uỷ ban tư vấn ñiện thoại ñiện báo quốc tế Consultative Committee on International Radio Uỷ ban tư vấn vô tuyến quốc tế Comté Européen de Normalisation ELECtrotechnique Uỷ ban tiêu chuẩn kỹ thuật ñiện tử Châu âu Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép ña tần trực giao có mã Common Source Intermediate Format ðịnh dạng trung gian cho nguồn chung (dùng chuẩn Mpeg) Differential Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha vi sai hai mức DCT Discrete Cosine Transform - Chuyển ñổi cosin rời rạc DFT Discrete Fourier Transform - Chuyển ñổi Fourier rời rạc DPCM Differential Pulse Code Modulation - ðiều chế xung mã vi sai DQPSK DTTB Differential Quadratue Phase Shift Keying Khoá dịch pha vi sai bốn mức Digital Terrestrial Television Broadcasting Truyền dẫn truyền hình số mặt đất GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 105 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển ñổi sang DVB-T2 DVB Digital Video Broadcasting - Quảng bá 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 – Terrestrial - Truyền dẫn truyền hình số mặt đất EDTV Enhanced Definition TeleVision - Truyền hình phân giải nâng cao ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thơng Châu âu ES dòng (Elementary Stream) FEC Forward Error Correction - Hiệu chỉnh lỗi trước FFT Fast Fourier Transform - Chuyển ñổi Fourier nhanh FSK Frequency Shift Keying - Khoá dịch tần GOP Group Of Pictures - Nhóm ảnh (trong Mpeg) HDTV High Definition TeleVision - Truyền hình phân giải cao HL High Level - Mức cao (dùng MPEG-2) HP High Priority bit stream Dòng bit ưu tiên cao (dùng ñiều chế phân cấp) I In-phase - ðồng pha (dùng QAM) Q Quadrature phase - Vuông pha (dùng QAM) IDFT Inverse DFT -DFT ngược IEC IFFT ISDB-T ISO ITU JBIG International Electrotechnical Commission (part of the ISO) Uỷ ban kỹ thuật ñiện tử quốc tế Inverse FFT - FFT ngược Intergeted Services Digital Broadcasting – Terrestrial Hệ thống truyền hình số mặt đất sử dụng mạng ña dịch vụ (Nhật) International Standard Organization - Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế Joint Binary Image experts Group GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 106 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 Nhóm chun gia nghiên cứu tiêu chuẩn ảnh nhị phân JPEG JTC Joint Photographic Experts Group Nhóm chuyên gia nghiên cứu tiêu chuẩn ảnh Joint Technical Committee broadcast Uỷ ban kỹ thuật phát truyền hình Châu âu LDTV Limited Definition TeleVision - Truyền hình phân giải giới hạn LP Low Priority bit stream - Dòng bít ưu tiên thấp PLP Physical Layer Pipes - ống lớp vật lý (dùng DVB-T2) LDPC Low Density Parity Check- kiểm tra cường ñộ ưu tiên thấp (dùng DVB-T2) MB Macro Block - Khối macro (dùng MPEG-2) ML Main Level (dùng MPEG-2) MP Main Profile (dùng MPEG-2) MPEG Moving Pictures Experts Group Nhóm chun gia nghiên cứu tiêu chuẩn hình ảnh ñộng MISO (Multiple Input, Single Output) - ña anten phát, anten thu NRZ Non Return to Zero - Không trở OBO Output Back Off - ðộ dự trữ cơng suất đầu khuếch đại OFDM OOK PAL Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép ña tần trực giao On-Off-Keying - Khoá tắt mở Phase Alternating Line Hệ truyền hình màu PAL (pha thay đổi theo dòng qt) PRBS Pseudo-Random Binary Sequence - Chuỗi giả ngẫu nhiên nhị phân PRK Phase Reversal Keying - Khố đảo pha PSK Phase Shift Keying - Khoá dịch pha PAPR Peak - to - average Power Ratio - tỷ số công suất đỉnh /cơng suất trung bình GVHD: TS.Nguyễn Hồng HV: ðặng Văn Anh Trang 107 ðề tài: Truyền hình số mặt ñất DVB-T trình chuyển ñổi sang DVB-T2 QAM Quadrature Amplitude Modulation - ðiều chế biên độ vng góc QPSK Quadratue Phase Shift Keying - Khố dịch pha vng góc RS Reed-Solomon SDTV Standard Definition TeleVision - Truyền hình phân giải tiêu chuẩn SFN Single Frequency Network - Mạng ñơn tần số TS Transport Stream - Luồng truyền tải TR Tone Reservation - hạn chế âm sắc UHF Ultra-High Frequency VHF Very-High Frequency VLC Variable Length Coding - Mã có độ dài thay đổi VSB Vestigial sideband - Biên tần cụt DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ ñồ cấu trúc tổng quát hệ thống truyền hình số Hình 1.2: Phổ tín hiệu tương tự tín hiệu số Hình 1.3: Phát hình DVB-T GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 108 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 Hình 1.4: Phổ tín hiệu lấy mẫu chuẩn 4fSC NTSC Hình 1.5 Phổ tín hiệu lấy mẫu chuẩn 4fsc NTSC Hình 1.6: Tiêu chuẩn 4:4:4 Hình 1.7: Tiêu chuẩn 4:2:2 Hình 1.8: Tiêu chuẩn 4:2:0 Hình 1.9: Tiêu chuẩn 4:1:1 Hình 1.10 : Sơ đồ khối trình nén giải nén Hình 1.11 : Bản ñồ phân bố nước giới lựa chọn tiêu chuẩn DVB-T Hình 1.12: Khung liệu VSB Hình 2.1: Sơ đồ khối chức hệ thống phát hình số mặt đất Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống phát truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T Hình 2.3: Hiện tượng trễ gây xuyên nhiễu symbol Hình 2.4: Chèn thêm khoảng bảo vệ Hình 2.5: Chèn thêm pilot rải rác (scattered pilot) Hình 2.6 Phân chia kênh Hình 2.7: Ví dụ đáp ứng kênh thay ñổi theo thời gian với hai ñường trễ, có độ dịch tần Doppler khác nhau, với đường tín hiệu Trục z miêu tả biên độ đáp ứng kênh Hình 2.8: Chèn sóng mang phụ Hình 2.9: Chèn khoảng bảo vệ Hình 2.10: Dạng tín hiệu minh họa có khoảng bảo vệ Hình 2.11: Các sóng mang đồng Hình 2.12: Thực mapping liệu lên symbol Hình 2.13: Chòm sở DVB-T Hình 2.14: Sơ đồ mơ tả nguyên lý ngẫu nhiên, giải ngẫu nhiên chuỗi số liệu Hình 2.15: Sơ đồ ngun lý ghép tách ngoại Hình 2.16: Các bước trình ngẫu nhiên, mã ngoại, ghép ngoại (n =2, 3, 8) Hình 2.17: Sơ đồ thực mã chập tốc độ 1/2 Hình 2.18: Sơ đồ thực việc ghép nội mapping theo mơ hình khơng phân cấp GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 109 ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 Hình 2.19: Sơ đồ thực ghép nội mapping theo mơ hình phân cấp Hình 2.20: Chòm phân cấp DVB-T Hình 2.21: Sơ đồ phủ sóng tượng trưng sử dụng điều chế phân cấp Hình 2.22: ðồng miền tần số Hình 2.23: ðồng mặt thời gian Hình 3.1: Mơ hình cấu trúc DVB-T2 Hình 3.2: Lớp vật lý Hình 3.3: Các PLP khác với lát thời gian khác Hình 3.4: T-2 Frame với kênh RF ñơn nhiều PLP mode Hình 3.5: Mật độ phổ cơng suất 2K 32K Hình 3.6: Mơ hình MISO Hình 3.7: Mẫu hình Pilot phân tán DVB-T(Trái) DVB-T2(phải) Hình 3.8: ðồ thị chòm 256-QAM Hình 3.9: Chòm 16-QAM "xoay" Hình 3.10: Thành tích chòm xoay so với khơng xoay Hình 3.11: Khoảng bảo vệ đổi (GI) với 8K 32K 1/128 Hình 3.12: So sánh mã sửa sai sử dụng DVB-T DVB-T2 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1 Tiêu chuẩn fSC NTSC Bảng 1-2 Tiêu chuẩn fSC PAL Bảng 1-3 ðặc ñiểm ATSC Bảng 1-4 Các thông số truyền dẫn ISDB-T cho kênh truyền Mhz Bảng 2.1: Sơ ñồ puncturing dãy ñược truyền sau biến ñổi nối tiếp song song GVHD: TS.Nguyễn Hoàng HV: ðặng Văn Anh Trang 110 ðề tài: Truyền hình số mặt ñất DVB-T trình chuyển ñổi sang DVB-T2 Bảng 2.2: Hoán vị bit theo mode 2k Bảng 3.1: DVB-T2 sử dụng Anh so với DVB-T Bảng 3.2: Dung lượng liệu mang SFN Bảng 3.3: So sánh mode sẵn có DVB-T DVB-T2 Bảng 3.4: Ví dụ mode MFN Anh GVHD: TS.Nguyễn Hồng HV: ðặng Văn Anh Trang 111 ...ðề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 cứu lĩnh vực ðó lý em chọn đề tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 ” Bố cục luận văn... q trình chuyển đổi truyền hình số mặt ñất từ DVB-T sang DVB-T2 Châu Âu trình bày trình phát triển truyền hình số mặt ñất Việt Nam, kiến nghị triển khai truyền hình số mặt đất DVB-T2 Việt Nam... tài: Truyền hình số mặt đất DVB-T q trình chuyển đổi sang DVB-T2 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ 1.1 Giới thiệu truyền hình số Truyền hình số tên gọi hệ thống truyền hình mà tất thiết