Đo và đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB t

Hoàng tùng hưng giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội Khoa điện tử viƠn th«ng - luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật ®iƯn tư ngµnh : kü tht ®iƯn tư ®o vµ đánh giá chất lượng hệ thống Truyền hình số mặt ®Êt dvb-t Hoµng tïng h­ng 2006 - 2008 Hµ Néi 2008 Hµ Néi - 11/2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mà SỐ: HOÀNG TÙNG HƯNG Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN NAM QUÂN HÀ NỘI 2008 ABSTRACT As the innovation trend of communication technology, the digital television is the inevitable development for many worldwide countries’s television including Viet Nam After comparing with other digital television’s standard, Viet Nam national television has chosen Terrestrial Digital Video Broadcasting DVB-T standard of Europe for Viet Nam This system is well used in many countries thus it is suitable for our capability of the integration and investment Moreover, it is also the basis to expand other services in the near future The project “ Measuring and Evaluating/Assessment the standard of DVB–T system” is a practical one of which obtained results can then support for choosing the optimal parameters for the terrestrial television network in the deploying condition in Viet Nam The project includes following contents: - Overall presentation about digital television with its three standard DVB–T, ATSC and ISDB Analysing advantages and disadvantages of the DVB-T European standard, Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing COFDM - a new and advanced multiplexing technology - Methods for the measuring, assessing/evaluating standard of Terrestrial Digital Video Broadcasting System, bring out the index of the transmitters, the receivers and the transmission network, the information of frequency, Phase Noise, Signalling Spectrum, Linearity Characterization, BER, C/N, I/Q signal analysis - Best practice of the measuring results and the parameters which is choosen for the development of DVB-T system in the condition of Viet Nam Keywords of the research may be: DVB-T, ETSI TR 101 290, COFDM v.v… TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong xu đổi cơng nghệ truyền thơng, truyền hình số xu phát triển tất yếu truyền hình nước giới Việt Nam Với ưu điểm so với tiêu chuẩn truyền hình số khác, tiêu chuẩn DVB-T châu Âu Đài truyền hình Việt Nam lựa chọn cho Việt Nam Đây hệ thống nhiều quốc gia sử dụng nên phù hợp cho trình trao đổi hội nhập, phù hợp với khả đầu tư nước ta Mặt khác hệ thống tảng để phát triển mở rộng dịch vụ khác tương lai Đề tài “Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T” nội dung thiết thực, kết thu hỗ trợ cho việc lựa chọn tham số tối ưu cho mạng truyền hình số mặt đất điều kiện triển khai Việt Nam Đề tài bao gồm vấn đề sau: • Trình bày cách tổng quan truyền hình số, ba tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất có giới DVB-T, ATSC ISDB Phân tích nêu bật ưu nhược điểm tiêu chuẩn Châu Âu DVB-T truyền hình số mặt đất, kỹ thuật ghép đa tần trực giao có mã COFDM - kỹ thuật điều chế mới, có nhiều ưu điểm • Xây dựng phương pháp đo, đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất, đưa số đo máy phát, máy thu mạng truyền dẫn, thông số tần số, tạp nhiễu pha, phổ tín hiệu, đặc tính suy giảm vai, BER, C/N, phân tích I/Q • Về ứng dụng thực tế số kết đo đạc tham số lựa chọn để phát triển truyền hình số DVB-T điều kiện thực tế Việt Nam Các từ khóa luận văn là: DVB-T, ETSI TR 101 290, COFDM v.v… Mục lục Mở đầu Error! Bookmark not defined Mục lục Danh mục ký hiệu thuật ngữ viết tắt Error! Bookmark not defined Danh mục hình vẽ Error! Bookmark not defined Danh mục bảng Error! Bookmark not defined Chương - Hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Error! Bookmark not defined 1.1 Tổng quan truyền hình số Error! Bookmark not defined 1.2 Hệ thống truyền hình số mặt đất Error! Bookmark not defined 1.3 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T Error! Bookmark not defined 1.3.1 Khối mã hoá nguồn ghép kênh Error! Bookmark not defined 1.3.2 Khối mã hoá kênh truyền điều chế Error! Bookmark not defined 1.3.3 Khối khuếch đại Error! Bookmark not defined Chương - Phương pháp đo, đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất Error! Bookmark not defined 2.1 Các phép đo tần số Error! Bookmark not defined 2.1.1 Độ xác tần số RF Error! Bookmark not defined 2.1.2 Độ rộng kênh RF Error! Bookmark not defined 2.1.3 Phép đo độ dài symbol tần số RF (kiểm tra khoảng bảo vệ) Error! Bookmark not defined 2.2 Độ chọn lọc Error! Bookmark not defined 2.3 Dải bắt AFC (AFC Capture Range) Error! Bookmark not defined 2.4 Tạp nhiễu pha dao động Error! Bookmark not defined 2.5 Cơng suất tín hiệu RF/IF Error! Bookmark not defined 2.6 Công suất nhiễu (Noise power) Error! Bookmark not defined 2.7 Phổ RF IF Error! Bookmark not defined 2.8 Độ nhạy máy thu/dải động kênh Gauss: Error! Bookmark not defined 2.9 Độ suy giảm tạp nhiễu tương đương (END) Error! Bookmark not defined 2.10 Đặc tính tuyến tính (suy giảm vai) - Linearity Characterization Error! Bookmark not defined 2.11 Hiệu suất công suất (Power efficiency) Error! Bookmark not defined 2.12 Mối quan hệ BER C/N cách thay đổi công suấtError! Bookmark not defined 2.13 BER trước giải mã RS (trước giải tráo ngoài) Error! Bookmark not defined 2.14 BER sau giải mã RS (sau giải tráo ngoài) Error! Bookmark not defined 2.15 Phân tích I/Q Error! Bookmark not defined 2.15.1 Tỷ số lỗi điều chế (Modulation Error Ratio - MER) Error! Bookmark not defined 2.15.2 Lỗi mục tiêu hệ thống (System Target Error-STE) Error! Bookmark not defined 2.15.3 Nén sóng mang (Carrier Suppression - CS)Error! Bookmark not defined 2.15.4 Mất cân biên độ (Amplitude Imbalance - AI) Error! Bookmark not defined 2.15.5 Lỗi vng góc (Quadrature error - QE) Error! Bookmark not defined 2.15.6 Độ rung pha (phase Jitter -PJ) Error! Bookmark not defined Chương - Một số kết đo đạc thực tế việc triển khai truyền hình số DVBT thực tế Việt Nam Error! Bookmark not defined 3.1 Các thử nghiệm tiến hành truyền hình số DVB-T Việt Nam Error! Bookmark not defined 3.2 Các phương án triển khai máy phát hình số Việt Nam Error! Bookmark not defined 3.3 Tỷ số bảo vệ kênh liền kề số tương tự Error! Bookmark not defined 3.4 Một số kết đo đạc tín hiệu thực tế Error! Bookmark not defined 3.4.1 Giản đồ chòm đo từ máy phát số với thông số khác Error! Bookmark not defined 3.4.2 Phổ tín hiệu số hai kênh liền kề đo Hải Phòng Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined TÓM TẮT LUẬN VĂN Error! Bookmark not defined ABSTRACT Error! Bookmark not defined Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Mở đầu Trong nhiều năm trở lại đây, truyền hình số trở thành đối tượng nghiên cứu nhiều nhà khoa học nhiều tổ chức giới Cùng với tiến vượt bậc công nghệ chế tạo vi mạch tổ hợp cao, tốc độ lớn, đáp ứng yêu cầu làm việc với thời gian thực, cơng nghệ truyền hình số có tiến vượt bậc Truyền hình số mặt đất có ưu điểm vượt trội so với truyền hình tương tự sử dụng máy phát có khả truyền tải đến chương trình đồng thời; với vùng phủ sóng cơng suất phát u cầu máy phát số nhỏ từ đến 10 lần so với máy phát tương tự, điều giúp cho việc tiết kiệm đầu tư chi phí vận hành; điều đáng quan tâm chất lượng chương trình trung thực, bị ảnh hưởng nhiễu đường truyền, tránh tượng bóng ma thường gặp truyền hình tương tự Tại Việt Nam, nhận thức ưu điểm truyền hình số tính tất yếu việc truyền hình tương tự nhường chỗ cho truyền hình số, từ năm 1999 Đài truyền hình Việt nam có số đề tài nghiên cứu truyền hình số khả ứng dụng nó, năm 2000 triển khai nghiên cứu dự án lộ trình phát triển truyền hình số Việt nam Một điểm đáng quan tâm dự án định thời gian cho việc bắt đầu phát thử nghiệm truyền hình số Việt nam vào năm 2001 Trên giới tồn song song ba tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất Mỹ, Nhật Châu Âu Nhiều nước giới tiến hành thử nghiệm để chọn chuẩn cho Quốc gia Do điều kiện kinh tế đất nước cịn nhiều khó khăn, khơng có điều kiện để thử nghiệm ba chuẩn thực tế, sở nghiên cứu lý thuyết kết thử nghiệm nhiều nước khác, nhiều nhà khoa học Việt nam đưa ý kiến việc khuyến cáo chọn chuẩn truyền hình số cho Việt nam, ý kiến cho nên chọn chuẩn Châu Âu (DVB-T) Dựa vào đó, Đài truyền hình Việt Nam đầu tư thử nghiệm hệ thống thu phát truyền hình số theo tiêu chuẩn Châu Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Âu đạt số kết khả quan Cho đến nay, hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T triển khai rộng rãi toàn lãnh thổ Việt Nam Nội dung luận văn “Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T” nội dung thiết thực, phù hợp với u cầu q trình đổi cơng nghệ truyền hình, kết thu hỗ trợ cho việc lựa chọn tham số tối ưu cho mạng truyền hình số mặt đất điều kiện triển khai Việt Nam Để giải vấn đề trên, nội dung luận văn gồm 03 phần sau: Chương I: Trình bày cách tổng quan truyền hình số, giới thiệu sơ lược ba tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất có giới, giới thiệu chi tiết hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Chương II: Phương pháp đo, đánh giá chất lượng tham số hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Chương III: Một số kết đo đạc thực tế việc triển khai truyền hình số DVBT điều kiện thực tế việt nam Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, giúp đỡ tận tình Thầy giáo TS Nguyễn Nam Quân, nội dung nghiên cứu luận văn hoàn thành Tuy nhiên, thời gian có hạn, trình độ thân cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Kính mong đóng góp ý kiến thầy, cô bạn để đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn ! Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Mục lục Mở đầu Mục lục Danh mục ký hiệu thuật ngữ viết tắt Danh mục hình vẽ Danh mục bảng 11 Chương - Hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T 12 1.1 Tổng quan truyền hình số 12 1.2 Hệ thống truyền hình số mặt đất 15 1.3 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T 18 1.3.1 Khối mã hoá nguồn ghép kênh 19 1.3.2 Khối mã hoá kênh truyền điều chế 21 1.3.3 Khối khuếch đại 21 Chương - Phương pháp đo, đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất 45 2.1 Các phép đo tần số 47 2.1.1 Độ xác tần số RF 47 2.1.2 Độ rộng kênh RF 48 2.1.3 Phép đo độ dài symbol tần số RF (kiểm tra khoảng bảo vệ) 49 2.2 Độ chọn lọc 50 2.3 Dải bắt AFC (AFC Capture Range) 51 2.4 Tạp nhiễu pha dao động 51 2.5 Cơng suất tín hiệu RF/IF 54 2.6 Công suất nhiễu (Noise power) 55 2.7 Phổ RF IF 56 2.8 Độ nhạy máy thu/dải động kênh Gauss: 56 Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T nhiều hạn chế Rất mong đóng góp ý kiến thầy giáo, nhà chuyên môn để đề tài hoàn thiện tốt Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 87 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Đỗ Hoàng Tiến - Dương Thanh Phương ( 2004 ), Truyền hình kỹ thuật số ,NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Quốc Trung ( 2003 ), Xử lý tín hiệu lọc số - Tập & 2, NXB khoa học kỹ thuật, Hà nội Trung tâm đo lường chất lượng - Đài truyền hình Việt Nam (2004), Báo cáo kết trình thử nghiệm truyền hình số mặt đất Việt Nam” Trung tâm truyền dẫn phát sóng - Tổng cơng ty VTC (2005), Tài liệu huấn luyện vận hành thiết bị Trạm phát sóng Vân Hồ - Hà Nội, Tiếng Anh: Robin Blair ( 1999 ), Digital Techniques in Broadcasting Transmision, Butterworth-Heinemann publisher Jerry C Whitaker (1998), DTV: “The Revolution in Electronic Imaging", McGraw-Hill Michael Robin (1997), "Digital television Fundamentals", McGraw-Hill Stephen G Wilson (1996), "Digital modulation and coding", Prentice-Hall ETS-300-744, European Standard (Telecommunications series - 1999), "Digital broadcasting systems for television, sound and data services; Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television", DVB Project technical publication 10 ETS-300-429, European Standard (Telecommunications series - 1998), "Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for cable systems", DVB Project technical publication 11 ETS 300 421, European Standard (Telecommunications series - 1997), "Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services", DVB Project technical publication 12 Television Asia (1996 - 2005), DTV, Singapore - www.tvasia.com.sg 13 www.dvb.org Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 88 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T PHỤ LỤC MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐO THỰC TẾ MÁY PHÁT SỐ DVB-T VÂN HỒ KÊNH 26, KÊNH 34 VÀ DVB-H KÊNH 31 ( CÔNG SUẤT 8KW SỐ) Máy phát hình số DVB-T Vân Hồ kênh 26 Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 89 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 90 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 91 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 92 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Máy phát hình số DVB-T Vân Hồ kênh 34 Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 93 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 94 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 95 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Máy phát hình số di động DVB-H Vân Hồ kênh 31 Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 96 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 97 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 98 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong xu đổi cơng nghệ truyền thơng, truyền hình số xu phát triển tất yếu truyền hình nước giới Việt Nam Với ưu điểm so với tiêu chuẩn truyền hình số khác, tiêu chuẩn DVB-T châu Âu Đài truyền hình Việt Nam lựa chọn cho Việt Nam Đây hệ thống nhiều quốc gia sử dụng nên phù hợp cho trình trao đổi hội nhập, phù hợp với khả đầu tư nước ta Mặt khác hệ thống tảng để phát triển mở rộng dịch vụ khác tương lai Đề tài “Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T” nội dung thiết thực, kết thu hỗ trợ cho việc lựa chọn tham số tối ưu cho mạng truyền hình số mặt đất điều kiện triển khai Việt Nam Đề tài bao gồm vấn đề sau: • Trình bày cách tổng quan truyền hình số, ba tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất có giới DVB-T, ATSC ISDB Phân tích nêu bật ưu nhược điểm tiêu chuẩn Châu Âu DVB-T truyền hình số mặt đất, kỹ thuật ghép đa tần trực giao có mã COFDM - kỹ thuật điều chế mới, có nhiều ưu điểm • Xây dựng phương pháp đo, đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất, đưa số đo máy phát, máy thu mạng truyền dẫn, thông số tần số, tạp nhiễu pha, phổ tín hiệu, đặc tính suy giảm vai, BER, C/N, phân tích I/Q • Về ứng dụng thực tế số kết đo đạc tham số lựa chọn để phát triển truyền hình số DVB-T điều kiện thực tế Việt Nam Các từ khóa luận văn là: DVB-T, ETSI TR 101 290, COFDM v.v… Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 99 Đo đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T ABSTRACT As the innovation trend of communication technology, the digital television is the inevitable development for many worldwide countries’s television including Viet Nam After comparing with other digital television’s standard, Viet Nam national television has chosen Terrestrial Digital Video Broadcasting DVB-T standard of Europe for Viet Nam This system is well used in many countries thus it is suitable for our capability of the integration and investment Moreover, it is also the basis to expand other services in the near future The project “ Measuring and Evaluating/Assessment the standard of DVB–T system” is a practical one of which obtained results can then support for choosing the optimal parameters for the terrestrial television network in the deploying condition in Viet Nam The project includes following contents: - Overall presentation about digital television with its three standard DVB–T, ATSC and ISDB Analysing advantages and disadvantages of the DVB-T European standard, Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing COFDM - a new and advanced multiplexing technology - Methods for the measuring, assessing/evaluating standard of Terrestrial Digital Video Broadcasting System, bring out the index of the transmitters, the receivers and the transmission network, the information of frequency, Phase Noise, Signalling Spectrum, Linearity Characterization, BER, C/N, I/Q signal analysis - Best practice of the measuring results and the parameters which is choosen for the development of DVB-T system in the condition of Viet Nam Keywords of the research may be: DVB-T, ETSI TR 101 290, COFDM v.v… Học viên Hoàng Tùng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008 100 ... đến nay, hệ thống truyền hình số m? ?t đ? ?t DVB- T triển khai rộng rãi toàn lãnh thổ Vi? ?t Nam Nội dung luận văn ? ?Đo đánh giá ch? ?t lượng hệ thống truyền hình số m? ?t đ? ?t DVB- T? ?? nội dung thi? ?t thực, phù... pháp đo, đánh giá ch? ?t lượng tham số hệ thống truyền hình số m? ?t đ? ?t DVB- T Chương III: M? ?t số k? ?t đo đạc thực t? ?? việc triển khai truyền hình số DVBT điều kiện thực t? ?? vi? ?t nam Sau thời gian t? ?m hiểu... Các hệ thống truyền hình số có bao gồm: • Hệ thống truyền hình số qua vệ tinh • Hệ thống truyền hình số qua cáp • Hệ thống truyền hình số m? ?t đ? ?t Học viên Hoàng T? ?ng Hưng - Lớp Cao học ĐTVT 2006-2008