Nghiên cứu vấn đề đồng bộ thời gian trong truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB T2

Nghiên cứu vấn đề đồng bộ thời gian trong truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB T2 Nghiên cứu vấn đề đồng bộ thời gian trong truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB T2 Nghiên cứu vấn đề đồng bộ thời gian trong truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB T2 luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

ĐỖ ĐỨC DŨNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG ĐỖ ĐỨC DŨNG NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ ĐỒNG BỘ THỜI GIAN TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THẾ HỆ THỨ HAI – DVB-T2 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG KHÓA 2012B Hà Nội -Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỖ ĐỨC DŨNG NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ ĐỒNG BỘ THỜI GIAN TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THẾ HỆ THỨ HAI – DVB-T2 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU 11 CHƯƠNG 1: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT 13 TỔNG QUAN: 13 1.1 Truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn châu Âu DVB-T 14 1.1.1 Đặc tính kỹ thuật DVB-T 15 1.1.2 Mã hóa kênh ( FEC – mã sửa sai trước) 16 1.1.3 Bộ điều chế DVB-T 20 1.1.4 Mã hóa COFDM DVB-T 22 1.1.5 Khoảng thời gian bảo vệ 25 1.2 Truyền hình số theo tiêu chuẩn châu Âu DVB-T2 26 1.2.1 Những tiêu chí tiêu chuẩn DVB-T2 26 1.2.2 Đặc tính kỹ thuật tiêu chuẩn DVB-T2 27 1.2.2.1 Lớp ống vật lý: 28 1.2.2.2 Cấu hình mạng: 29 1.2.2.3 Các mode sóng mang mở rộng (đối với 8K, 16K, 32K): 30 1.2.2.4 MISO dựa Alamouti (trên trục tần số): 31 1.2.2.5 Mẫu hình tín hiệu Pilot (Pilot Pattern): 31 1.2.2.6 Phương thức điều chế 256 QAM: 32 1.2.2.7 Chòm xoay (Rotated Constellation) 33 1.2.2.8 Kích thước FFT Khoảng bảo vệ 34 1.2.2.9 Mã hóa FEC 34 a) Mã (BCH) 35 b) Mã (LDPC) 37 c) Hiệu mã sửa sai LDPC BCH DVB-T2 38 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 d) Tráo bit, tế bào, thời gian tần số 39 e) Kỹ thuật giảm thiểu tỷ số cơng suất đỉnh/cơng suất trung bình 39 f) Cấu trúc khung tín hiệu DVB-T2 39 1.3 Đánh giá hai tiêu chuẩn DVB-T & DVB-T2 41 1.3.1 Ưu điểm DVB-T2 41 1.3.2 Sự khác DVB-T2 & DVB-T: 42 CHƯƠNG 2: MẠNG ĐƠN TẦN VÀ ĐỒNG BỘ CÁC MÁY PHÁT TRONG MẠNG ĐƠN TẦN 43 2.1 Khái niệm: 43 2.1.1 Mạng đơn tần tự nhiên: 43 2.1.2 Ưu điểm mạng đơn tần: 44 2.1.3 Điều kiện để thu tốt mơi trường có phản xạ 45 2.1.4 Mạng đơn tần (Single Frequency Network - SFN) 46 2.2 Sự cần thiết phải đồng máy phát sóng thuộc mạng đơn tần 48 2.2.1 Bù thời gian trễ tĩnh để đồng máy phát mạng đơn tần 50 2.2.2 Bù thời gian trễ động để đồng máy phát mạng đơn tần 51 2.2.2.1 Cài thêm gói tin vào dịng TS để phục vụ việc đồng bộ: 51 2.2.2.2 Định nghĩa gói T2-MI: 52 2.2.2.3 Phương thức truyền tải gói T2-MI: 54 2.2.3 Nhiệm vụ khối đồng hệ thống (Sync system): 56 2.2.3.1 Tính thời gian bù trễ động 57 2.2.3.2 Bù thời gian trễ (thời gian lưu giữ) động mạng đơn tần gồm nhiều máy phát: 58 2.3 Kết luận: 59 2.3.1 Về bù thời gian trễ để đồng máy phát mạng đơn tần 59 2.3.2 Khoảng cách máy phát thuộc mạng đơn tần 60 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MẠNG ĐƠN TẦN DVB –T2 TẠI NAM BỘ 61 3.1 Vị trí địa lý, địa hình khu vực đồng Nam Bộ: 61 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 3.2 Mơ hình mạng phương án lựa chọn: 62 3.2.1 Các tiêu chí thiết lập mạng SFN DVB-T2 khu vực Nam Bộ 62 3.2.2 Các phương án triển khai SFN cho khu vực Nam Bộ: 62 3.3 Mơ hình mạng đơn tần khu vực Nam Bộ: 64 3.4 Lựa chọn tham số phát: 66 3.4.1 Các điểm can nhiễu SFN: 68 3.4.1.1 Kịch 1: Mạng SFN có trạm phát sóng 68 3.4.1.2 Kịch 2: Mạng SFN có trạm phát 69 3.4.2 Lựa chọn thông số phát: 70 KẾT LUẬN CHUNG 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 LỜI CAM ĐOAN Luận văn hoàn thành sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu nguồn tài liệu sách báo chuyên ngành, tiêu chuẩn tổ chức quốc tế công bố phát hành thông tin mạng internet mà theo đáng tin cậy Đề tài nghiên cứu luận văn tổng hợp từ nguồn tài liệu nói cộng với kết nghiên cứu thân Tôi xin cam đoan luận văn khơng hồn tồn giống với cơng trình nghiên cứu luận văn trước Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2014 Người thực Đỗ Đức Dũng Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 ASI DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Asynchronous Serial Interface Giao diện nối tiếp bất đồng IntergratedServicesDigital Broadcasting Terrestrial Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất Nhật Advanced Television Systems committee Digital Video Broadcasting project Tiêu chuẩn phát sóng Mỹ DVB-T DVB system for Terrestrial broadcasting Hệ thống truyền hình số mặt đất hệ thứ DVB-T2 DVB-T2 system for Terrestrial second generation broadcasting Hệ thống truyền hình số mặt đất hệ thứ HDTV High Definition Television Truyền hình độ phân giải cao MPEG Moving Picture Experts Group Tiêu chuẩn nén ảnh động MFN Multiple Frequency Network Mạng đa tần MFN MIP Modulation Information Packet Mega-Frame Initialization Packet Gói thơng tin điều chế Gói khởi tạo Mega-frame OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia tần số trực giao PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã PLP Physical Layer Pipes Lớp ống vật lý PRBS Pseudo Random Binary Sequency Chuỗi giả ngẫu nhiên PES Packetized Elementary Streams Dịng sở đóng gói QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế sở QAM QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế pha RS Reed-Solomon Codes Mã Reed-Solomon RF Radio Frequency Tần số vô tuyến – kênh cao tần RLC Run length coding Mã hóa với độ dài từ mã động SDTV Standard Definition Television Truyền hình độ nét tiêu chuẩn SNR Signal-to-noise ratio Tỉ số tín hiệu tạp âm VCM Variable Coding and Modulation Mã hóa điều chế thay đổi VLC Variable Length Coding Mã hóa với độ dài từ mã thay ISDB-T ATSC DVB Dự án truyền hình số Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 đổi SFN Single Frequency Network Mạng đơn tần TSPS Transport Stream Partial Stream Dòng TSPS TSPSC Transport Stream Partial Stream Common Dòng TSPSC phổ biến VHF Very high frequency Tần số cao UHF Ultra High Frequency Tần số siêu cao 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 16QAM 256-QAM 256-ary Quadrature Amplitude Modulation Phương thức điều chế 256QAM 64-QAM 64-ary Quadrature Amplitude Modulation Phương thức điều chế 64-QAM ACM Adaptive Coding and Modulation Mã hóa điều chế thích ứng BB BaseBand Băng sở BCH Bose-ChaudhuriHocquenghem multiple error correction binary block code Bose-ChaudhuriHocquenghem sửa lỗi nhiều mã khối nhị phân BICM Bit Interleaved Coding and Modulation Điều chế mã hóa bit đan xen CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra dư thừa tuần hoàn ETSI European Telecommunication Standars Institute Tiêu chuẩn viễn thông châu Âu FEC Forward Error Correction Sửa lỗi chuyển tiếp FEF Future Extension Frame Khung hình mở rộng cho tương lai FFT Fast Fourier Transform Biến đổi nhanh Fourier FIFO First In First Out Vào trước trước GS Generic Stream Dòng chung Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi nhanh Fourier ngược ISI Input Stream Identifier Nhận dạng dòng vào ISSY Input Stream SYnchronizer Đồng dòng vào ISSYI Input Stream SYnchronizer Indicator Chỉ thị đồng dòng vào IP Internet Protocol Giao thức internet LDPC Low Density Parity Check (codes) Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp MISO Multiple Input, Single Output Nhiều ngõ vào, ngõ COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex Mã ghép kênh phân chia theo tần số trực giao SISO Single Input Single Output Một ngõ vào, ngõ PRBS Pseudo Random Binary Sequence Chuỗi nhị phân ngẫu nhiên Pseudo TF Time/Frequency Thời gian/tần số TS Transport Stream Dòng truyền tải UP User Packet Gói người sử dụng MUX UPL Multiplexing program User Packet Length Ghép kênh Chiều dài gói liệu người dùng Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thơng số mã hóa FEC FEC frame thường (nldpc = 64800 bits) Bảng 1.2: Thông số mã hóa FEC FEC frame ngắn (nldpc = 16200 bits) Bảng 1.3: Đa thức BCH (đối với FEC frame bình thường nldpc = 64800) Bảng 1.4: Đa thức BCH (đối với FEC frame ngắn nldpc = 16200) Bảng 1.5: Hiệu mã sửa sai LDPC BCH Bảng 1.6: Bảng so sánh tham số DVB-T với DVB-T2 UK Bảng 1.7: Dung lượng liệu DVB-T2 so với DVB-T mạng SFN Bảng 2.1: Bảng thông tin khoảng bảo vệ Tbv Bảng 2.2: Loại gói T2-MI Bảng 3.1 Thơng tin vị trí địa lý Đài dùng làm sở tính tốn: Bảng 3.2: Khoảng bảo vệ DVB-T2 Bảng 3.3: Khoảng bảo vệ DVB-T2 tương ứng độ rộng băng thông 8MHz Bảng 3.4: Dung lượng kênh, extended carrie mode, FFT modes: 16k – 32k Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 3.2 Mơ hình mạng phương án lựa chọn: 3.2.1 Các tiêu chí thiết lập mạng SFN DVB-T2 khu vực Nam Bộ - Tiết kiệm nguồn tài nguyên tần số quốc gia; - Phối hợp, khai thác có hiệu sở hạ tầng kỹ thuật có; - Phù hợp với đặc điểm phân bố dân cư điều kiện hạ tầng khu vực; - Chất lượng chương trình phát sóng đạt tiêu chuẩn Châu Âu; - Vùng phủ sóng rộng, cho phép hầu hết người dân khu vực thu xem chương trình; - Cho phép sử dựng anten thu nhà khu vực đô thị lớn; - Cho phép thu di động số khu vực; - Thuận tiện cho người dân thu xem, hạn chế việc phải xoay anten thu sóng 3.2.2 Các phương án triển khai SFN cho khu vực Nam Bộ: - Phương án là: từ đặc điểm DVB-T2 mạng SFN bố trí máy phát sóng có cơng suất khác mạng nên việc bố trí panel phát xạ vị trí anten có Đài truyền hình địa phương khu vực (19 Đài = 19 trụ anten có sẳng) khả thi - Phương án hai là: tính tốn tối ưu hóa vùng phủ sóng bố trí xây dựng anten phù hợp với kết tính tốn  Ưu điểm: Phương án 1: - Tận dụng trụ anten có Đài để lắp đặt panel phát xạ DVB-T2 tiết kiệm chi phí xây dựng trạm phát sóng nhiều phải xây dựng trụ anten, xây dựng nhà trạm, hệ thống an ninh, phòng cháy chữa cháy, nhân vận hành quản lý… - Công suất máy phát vừa phải (từ 2,5kW đến 5kW) ghép chung với dây feeder panel phát xạ có Đài 62 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 Phương án 2: - Tối ưu hóa trạm phát sóng, số lượng trạm tính tốn tối ưu để phủ sóng khu vực mà khơng cần thiết phải lắp đặt đến 19 trạm Đài TH địa phương - Ít máy phát nên việc cân chỉnh đồng thời gian trể kiễm soát nhiễu SFN dễ dàng  Nhược điểm: Phương án 1: - Nhiều trạm phát sóng dẫn đến tình trạng thời gian delay từ trạm trung tâm đến trạm cuối nơi có khoảng cách địa lý xa lớn - Nhiều máy phát nên việc cân chỉnh đồng thời gian trể khó khăn Phương án 2: - Chi phí đầu tư cho trạm phát sóng lớn phải đầu tư toàn từ máy phát đến sở hạ tầng nhà trạm… - Máy phát công suất lớn nên khó khăn việc tính tốn khắc phục can nhiễu Qua phân tích trên, ta chọn phương án để tính tốn cho mơ hình mạng SFN khu vực đồng Nam Bộ 63 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 3.3 Mơ hình mạng đơn tần khu vực Nam Bộ: Đài PTTT địa phương Đài PTTT địa phương IP or ASI Đài PTTT địa phương Optical-IP IP or ASI Optical-IP IP or ASI Optical-IP Đài PTTT địa phương IP or ASI IP or ASI Optical-IP IP or ASI IP or ASI HEADEND Optical-IP Optical-IP Đài PTTT địa phương Đài PTTT địa phương Optical-IP IP or ASI IP or ASI IP or ASI Optical-IP Đài PTTT địa phương Optical-IP Optical-IP Đài PTTT địa phương Đài PTTT địa phương IP or ASI : đường : đường dự phịng Optical-IP Hình 3.1: Sơ đồ tổng quát kết nối từ Đài PT-TH địa phương khu vực đồng Nam Bộ trung tâm Bảng 3.1 Thơng tin vị trí địa lý Đài dùng làm sở tính tốn: Tỉnh Thành phố BìnhPhước BìnhDương ĐồngNai TâyNinh BàRịa – VũngTàu HồChí Trạm phát THVNBINHPHUOC BINHPHUOC THVNBINHDUONG DONGNAI TAYNINH TAYNINH2 BARIAK24 Độ cao so mực nước biển (m) 689.7 Độ cao antenna (m) 100 Gain antenna (dBd) 10.8 95.3 22 110 180 10.8 10.8 25.6 4.7 771.2 5.9 110 90 78 125 10.8 10.8 15.8 235 10.8 HOCHIMINHK32 64 10.8 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 Minh Long An LONGANK47 LONGAN CAOLANHK29 MYTHOK26 ANGIANGK36 THVN-ANGIANG BENTREK52 VINHLONGK31 TRAVINHK45 HAUGIANGK56 RACHGIAK28 THVNKIENGIANG SOCTRANGK50 BACLIEUK27 CAMAUK39 THVN-CAMAU CANTHO K51 ĐồngTháp Tiền Giang An Giang BếnTre Vĩnh Long TràVinh Hậu Giang Kiên Giang SócTrăng BạcLiêu Cà Mau CầnThơ Headend SD SDI Encoder_1 4.8 6.3 4.3 6.9 661.4 4.4 2.2 0.6 4.8 152.6 100 60 128 110 112 75 125 100 110 150 130 100 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 3.3 3.9 1.5 3.1 5.4 120 125 81 105 180 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 T2-Gateway Trạm phát Máy phát Kênh tần số IP Máy phát Kênh tần số IP TS_1 T2_MI TS_1 T2-Gateway_1 IP Switch IP IP ASI MUX Switch Router TS_2 SD SDI IP T2_MI TS_2 IP Mạng phân phối tín hiệu (ASI -IP) Trạm phát T2-Gateway_2 IP Encoder_n Trạm phát n IP Nguồn chương trình phát sóng Máy phát Kênh tần số Hình 3.2: Sơ đồ tổng quát mạng đơn tần khu vực Nam Bộ Sơ đồ cấu hình tổng thể hệ thống truyền dẫn phát sóng theo tiêu chuẩn DVB-T2 áp dụng cơng nghệ mạng đơn tần SFN với kênh tần số, độ rộng băng tần 8MHz, hệ thống bao gồm: 65 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 Nguồn chương trình phát sóng: Bao gồm kênh chương trình truyền hình từ Đài truyền hình địa phương khu vực đồng Nam truyền dẫn Headend nguồn chương trình khác Headend: Là nơi tiếp nhận luồng chương trình từ nơi truyền qua mạng IP ASI thực nén – ghép kênh chương trình sử dụng hệ thống thiết bị nén (Encoder) theo tiêu chuẩn MPEG-4, hệ thống chèn khóa mã (CA) quản lý thuê bao, thiết bị ghép kênh chương trình (MUX) Đầu ghép kênh (MUX) dòng truyền tải TS (tương ứng cho kênh tần số) đưa vào hệ thống T2 Gateway T2 Gateway: Hệ thống gồm T2 Gateway tiếp nhận luồng TS đầu MUX, thực chức đóng gói khung sở (Baseband Frame), thông tin báo hiệu L1, thông tin đồng bộ,…vào gói T2-MI Đầu T2 Gate way gói T2 MI đóng gói truyền mạng truyền dẫn IP (hoặc ASI qua vệ tinh băng C) đến máy phát trạm Đảm bảo thực phát đồng tín hiệu mạng đơn tần SFN Mạng truyền dẫn: dùng truyền dẫn IP thông qua mạng cáp quang viễn thông phát đáp qua vệ tinh băng tần C, thực phân phối tín hiệu từ đầu Headend đến trạm phát sóng Trạm phát sóng: Các trạm phát sóng triển khai phạm vi khu vực Nam Bộ, với kênh tần số trạm có máy phát sóng DVB-T2, cơng suất máy phát 3kW (average) 3.4 Lựa chọn tham số phát: Mạng đơn tần (SFN) sử dụng công nghệ DVB-T2 cung cấp giải pháp hiệu để tiết kiệm tài nguyên tần số Tuy nhiên, sử dụng tần số cho toàn mạng nên việc xảy can nhiễu không tránh khỏi Việc chọn lựa tham số phát ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề 66 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 Trạm phát Máy phát DVB-T2 Tx1 SI ,A IP T2 Gateway IP, AS I Trạm phát Máy phát DVB-T2 Tx1 Hình 3.3[12]: Tín hiệu DVB-T2 từ trạm phát đến máy thu Theo lý thuyết, chùm sóng tới máy thu có thời gian lớn khoảng bảo vệ (GI) mức công suất tín hiệu với tạp âm mức ngưỡng xảy tượng can nhiễu SFN Khoảng bảo vệ mức ngưỡng công suất phụ thuộc vào điều chế, tỷ lệ mã, khoảng cách trạm phát sóng… Bảng 3.2: Khoảng bảo vệ DVB-T2 Các thơng số hệ thống DVB-T2 định tùy thuộc vào mục đích người phát sóng hiệu chỉnh môi trường thực tế Thông thường, tùy thuộc vào tốc độ bit mà họ muốn truyền, người phát sóng chọn tham số như: kích thước FFT, tỷ lệ mã, khoảng bảo vệ GI… Ví dụ, muốn phát sóng với bitrate = 30Mbps, chọn kích thước FFT = 32k, khoảng bảo vệ GI = 19/256 67 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 (266µs), tỷ lệ mã = ¾ … Trong trường hợp, ngưỡng C/N cho nhiễu đồng kênh 18dB Cũng theo lý thuyết, với khoảng bảo vệ GI = 266µs, xác định khoảng cách hai máy phát tối đa khoảng 79,8km Trong thực tế SFN ln có khoảng cách truyền lớn khoảng cách tối đa cho phép, ln có nguy xảy can nhiễu SFN Tuy nhiên, khoảng cách hai máy phát vượt giới hạn cho phép có khác biệt công suất phát đáp ứng tỷ lệ bảo vệ, khơng xảy can nhiễu 3.4.1 Các điểm can nhiễu SFN: 3.4.1.1 Kịch 1: Mạng SFN có trạm phát sóng Ta xét điểm thu đặt khoảng cách hai trạm phát sóng, khác biệt khoảng cách đến hai trạm phát tính tốn theo phương trình sau: ∆S = |√𝑥 + 𝑦 − √(1 − 𝑥)2 + 𝑦 | (1) Đối với điểm thu nằm vị trí khác, chênh lệch khoảng cách đến hai trạm phát tính sau: ∆S = |√𝑥 + 𝑦 − √(1 + 𝑥)2 + 𝑦 | (2) ∆S: chênh lệch khoảng cách từ điểm thu đến hai trạm phát x : khoảng cách từ hình chiếu điểm thu đến trục liên kết hai trạm phát đến trạm phát y : khoảng cách từ hình chiếu điểm thu đến đường thẳng vng góc trục liên kết hai trạm phát đến trạm phát Xét việc có hai trạm phát mạng SFN mà khoảng cách chúng D, khoảng cách tối đa cho phép (tương ứng GI) Dmax, ∆S minh họa sau: 68 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 Hình 3.4a[12]: ∆𝐒 tính theo (1) Hình 3.4b[12]:∆𝐒 tính theo (2) Màu sắc biểu thị cường độ giá trị ∆S D: ∆S ≤ D, trường hợp thứ hai (2) xảy điểm thu nằm khoảng cách hai trạm phát phương nằm trục hai trạm phát với Nếu D Dmax , nhiễu xảy ra, thị màu nóng (đỏ) cho thấy nguy xảy can nhiễu cao 3.4.1.2 Kịch 2: Mạng SFN có trạm phát Thơng thường, khoảng cách trạm phát nhỏ Dmax, nhiên triển khai tiếp trạm phát thứ khoảng cách từ trạm phát đến trạm phát thứ vượt Dmax Tùy thuộc vào công suất máy phát chiều cao anten trạm phát Can nhiễu xảy quanh khu vực trạm trạm Trong trường hợp, khoảng cách từ trạm phát đến trạm phát tới trạm phát thường nhỏ Dmax, khoảng cách từ trạm phát đến trạm phát lớn Dmax, vậy, can nhiễu xảy quanh khu vực trạm phát trạm phát cơng suất tín hiệu khơng đủ thỏa mãn điều kiện đây: E1(dB) – E3(dB) ≥ N dB E3(dB) – E1(dB) ≥ N dB 69 (3) Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 Với: E1: cường độ trường tín hiệu đến từ trạm thu điểm thu E3: cường độ trường từ trạm phát đến điểm thu N: tỷ số bảo vệ Tuy nhiên, nhiễu kiểm sốt cách dùng máy phát cơng suất cao cho trạm 2, công suất thấp cho trạm trạm Ngồi ra, ta điều chỉnh anten thu hướng trực tiếp vào trạm phát thấy cần thiết Số lượng máy phát mạng tăng lên đồng nghĩa với việc tăng độ phức tạp cho việc kiễm soát can nhiễu SFN 3.4.2 Lựa chọn thông số phát: Bảng 3.3[5]: Khoảng bảo vệ DVB-T2 tương ứng độ rộng băng thông 8MHz 70 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 Bảng 3.4[5]: Dung lượng kênh, extended carrie mode, FFT modes: 16k – 32k a) Nhằm mục tiêu thiết lập hạ tầng mạng truyền dẫn phát sóng truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn Châu Âu diện rộng, đảm bảo đem đến cho khán giả chương trình truyền hình chất lượng cao ổn định, đồng thời tiết kiệm băng tần phát sóng phối hợp khai thác có hiệu sở hạ tầng kỹ thuật có, đặc biệt tận dụng tháp anten nhà trạm Đài truyền hình địa phương khu vực đồng Nam Bộ b) Hiện nay, khu vực Đồng Nam Bộ, Đài PTTH địa phương đơn vị viễn thơng có cột anten riêng thường đặt khu đô thị, khoảng cách cột anten Đài truyền hình tối đa 95km Để sử dụng chung cột anten sẵn có mà khơng gây can nhiễu SFN, ta chọn tham số phát sau: + Điều chế: 64QAM + FFT mode = 16k extended + GIF = 19/256 (GI = 266µs) + Scattered Pilot Pattern = + Code rate = 2/3 71 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 + C/N (Rice) = 15,2 dB + Dung lượng truyền = 27,6 Mbps Ta chọn khoảng bảo vệ GIF = 19/256 = 266 µs để có khoảng cách tối đa cho phép hai máy phát 79,8km khoảng cách tối đa máy phát mạng SFN khu vực đồng Nam Bộ lên đến 95km thực tế, khoảng trạm An Giang – Kiên Giang = 95km, Tp HCM – Tây Ninh = 88km vị trí địa lý An Giang Tây Ninh cho phép lắp đặt máy phát công suất lớn với việc nâng chiều cao anten (do đặt núi hai địa phương) Nên can nhiễu SFN không xảy Khơng chọn khoảng bảo vệ GIF = ¼ = 448µs => khoảng cách tối đa cho phép máy phát tăng lên 134,4km khoảng bảo vệ tăng làm giãm dung lượng truyền xuống 23,6Mbps c) Căn vào bảng trên, để đạt dung lượng tối đa tham số máy phát phải là: điều chế 256QAM, GIF=1/128 = 28 µs => 8,4km, FFT=32k, PP4, code rate = 5/6 Trong trường hợp này, vùng phủ sóng giảm, để thu tín hiệu cần độ nhạy (C/N) cao  cơng suất máy phát phải lớn việc kiểm sốt nhiễu SFN khó khăn, mặt khác, máy phát cần có độ tuyến tính cao, việc ảnh hưởng đến giá thành thiết bị độ khó khăn lắp đặt phối hợp trở kháng với feeder anten - Nhập tham số tính tốn phần mềm Gira Plan, thay đổi tham số để tìm vùng phủ sóng tối ưu cho khu vực Nam Bộ mà không xảy can nhiễu SFN Các thông số thỏa mãn: - Bandwidth: MHz - FFT size: 16K - Carier mode: Extended - Scattered Pilot Pattern: PP4 - Guard Interval: 19/256 - Modulation: 64-QAM - Code rate: 2/3 72 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 - C/N (Rice): 15,2 dB - Resulting data rate: 27,6 Mbit/s Hình 3.5: Vùng phủ sóng dự kiến cho khu vực Nam Bộ d) Các trạm bù sóng: Căn vào kết quy hoạch vùng phủ sóng kết kiểm định thực tế để nâng cao chất lượng thu tín hiệu thành phố lớn, mở rộng vùng phủ sóng, sử dụng Gapfiller công suất nhỏ từ 50 đến 500W để phủ sóng vùng lõm (nếu có) Dự kiến số lượng trạm bù sóng khoảng 15 đến 20 trạm Vì giới hạn luận văn góc độ nghiên cứu - tìm hiểu vấn đề đồng DVB-T2 tính tốn lựa chọn tham số phát sóng tối ưu tránh can nhiễu mạng SFN nên phần thu xử lý tín hiệu đầu vào như: nén – ghép kênh, mã hóa, tính tốn phân chia chương trình SD-HD, truyền dẫn chương trình đến trạm phát… khơng đề cập đến 73 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 KẾT LUẬN CHUNG Luận văn tìm hiểu đặc điểm hệ thống truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T & DVB-T2, thiết lập mạng đơn tần tiêu chuẩn DVB-T2, qua nghiên cứu, phân tích tính tốn việc đồng thời gian cho mạng đồng thời luận văn phân tích thiết kế mạng đơn tần cho khu vực Nam Bộ theo tinh thần định 2451 Thủ tướng phủ quy hoạch lộ trình số hóa truyền hình Việt Nam đến năm 2020 Việc nghiên cứu tính tốn vấn đề đồng thời gian máy phát mạng đơn tần cần thiết giúp triển khai tốt, tránh can nhiễu mạng truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T2 đóng góp quan trọng việc tiết kiệm tài nguyên tần số Quốc gia góp phần thúc đẩy ngành viễn thông băng rộng phát triển để phục vụ nhu cầu phát triển xã hội nước nhà Bằng công cụ đại theo tiêu chuẩn châu Âu, mạng SFN truyền hình số mặt đất góp phần nâng cao lực tuyên truyền đường lối chủ trương Đảng, sách pháp luật Nhà nước đến sở, đồng thời nâng cao trình độ dân trí phục vụ nhu cầu giải trí lành mạnh, có định hướng đến tầng lớp nhân dân Do thời gian kiến thức nhiều hạn chế, vấn đề mẽ nên luận văn không tránh khỏi sơ xuất tính tốn kết dừng lại việc nghiên cứu lý thuyết mong Quý Thầy Cô thông cảm hướng dẫn thêm để người viết hoàn thiện kiến thức thân nhằm đáp ứng tốt công tác phục vụ xã hội quan chuyên ngành truyền hình 74 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] TS Ngô Thái Trị (2004), Truyền hình số, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [2] TS Phạm Đắc Bi, KS Lê Trọng Bằng, KS Đỗ Anh Tú, (4-2004), “Thiết lập mạng đơn tần DVB”, tạp chí Khoa Học Kỹ Thuật Truyền Hình [3] Thủ tướng Chính phủ (11-2011), 2451/QĐ-TTg, ‘Phê duyệt đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng hình số mặt đất đến năm 2020’ Các thông tin tổng hợp từ sách báo chuyên ngành mạng internet Tiếng Anh [4] DVB Document A133 (02-2012), Implementation guidelines for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2) [5] EBU TECH 3348 (version 3.0-2013), Frequency and Network Planning Aspects of DVB-T2 [6] ETSI EN 300 744 V1.6.1 (01-2009), Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding andmodulation for digital terrestrial television [7] ETSI TS 102 831 V1.1.1 (10-2010), Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2) [8] ETSI TS 101 191 V1.4.1 (06-2004), Digital Video Broadcasting (DVB) DVB mega-frame for Single Frequency Network (SFN)synchronization [9] ETSI TS 102 773 V1.3.1 (2012), Digital Video Broadcasting (DVB); Modulator Interface (T2-MI) for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2) [10] ETSI EN 302 755 (11-2011), Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2) [11] ETSI EN 301 192 V1.4.1 (2004-06), Digital Video Broadcasting (DVB); 75 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB-T2 DVB specification for data broadcasting [12] Dr Ngo Thai Tri, Mr Nguyen Chien Thang, Mr Nguyen Manh Duc (2013), AVG’s Experiences SFN Interference (DVB-T2 Standard) ABU meeting in HN Vietnam [13] Dr Ngo Thai Tri, Nguyen Chien Thang, Hoang Thanh Tung (2012), The First DVB-T2 Single Frequency Network (SFN) in Vietnam [14] Rohde & Schwarz (5-2011), Managing DVB-T2 Broadcast Tranmission Networks [15] Report ITU-R BT.2254 (09-2012), Frequency and network planning aspects of DVB-T [16] Gerard FARIA – Technical Director, ITIS-France (2001), Single Frequency Network a Magic feature of the COFDM [17] Claus Wittrock, M.Sc E.E Experiences in establishing a digital COFDM transmission network; Setting up an SFN network [18] Gilles BUREL and Pierre MAGNIEZ (1999), Transmittter Separation for Single Frequency Networks 76 ... 25 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB- T2 1.2 Truyền hình số theo tiêu chuẩn châu Âu DVB- T2 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất hệ thứ hai DVB- T2 nhóm DVB Project công bố... vấn đề kỹ thuật, tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất hệ – DVB- T - Tìm hiểu vấn đề kỹ thuật, tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất hệ thứ hai – DVB- T2 Chương 2: - Tìm hiểu mơ hình mạng truyền hình số. .. thời gian 40 Nghiên cứu vấn đề đồng thời gian truyền hình số mặt đất DVB- T2 1.3 Đánh giá hai tiêu chuẩn DVB- T & DVB- T2 1.3.1 Ưu điểm DVB- T2 - Phương thức sữa lỗi (FEC), chế độ truyền phương thức