Công nghệ phát hình số DVB-T

Để đầu tư với mức kinh phí thấp nhất, đỡ phức tạp nhất, trước hết, chúng tôi luôn nghĩ tới việc tận dụng hệ thống cáp và enten dải rộng hiện có. Hệ thống thiết bị công nghệ kỹ thuật số gọn không chiếm nhiều diện tích.

MộT Số MÔ HìNH Để CáC ĐàI PTTH TRIểN KHAI CÔNG NGHệ PHáT HìNH Số DVB-T KS Lê Trọng Bằng, KS Đặng Trần Kiên Từ 5/1/2003 THVN đà từ bỏ c«ng nghƯ kü tht analog lÜnh vùc trun qua vệ tinh, thay vào công nghệ kỹ thuật số, chơng trình truyền hình THVN phát qua vệ tinh đà chơng trình truyền hình số Sau ngời dân sống Hà Nội tỉnh lân cận đồng Bắc Bộ, nội ngoại thành Hải Phòng, vùng tỉnh Thái Nguyên, Hạ Long (Quảng Ninh), Thái Bình khu vực Bình Dơng, Hồ Chí Minh, Tiền Giang thu đợc truyền hình số DVB-T, nhiều Đài PTTH đà trao đổi với giải pháp triển khai máy phát số địa phơng Chúng xin nêu số mô hình (hay phơng án) triển khai máy phát số đà thực để Đài PTTH tham khảo Chúng xuất phát từ nguyên tắc tận dụng tối đa tối u sở hạ tầng: nhà đặt máy, hệ thống điện năng, hệ thống điều hoà không khí, đặc biệt hệ thống cáp anten có thực đầu t kinh tế Lu ý, nói đến tần số (hay kênh sóng) máy phát số có khái niệm tần số trung tâm Tần số trung tâm kênh phát hình số (dải thông 8MHz) băng tần UHF đợc tính công thức: 474MHz + [KD-21]x8MHz Bắt đầu kênh 21D (K=kênh; D=Digital=Số) có tần số trung tâm 474MHz Kênh 26D có tần số trung tâm 474MHz + [26-21] x8MHz= 514MHz, Kênh 29D có tần số trung tâm 474MHz + [29-21] x 8MHz = 546MHz Máy phát hình số cộng với máy phát analog Để đầu t với mức kinh phí thấp nhất, đỡ phức tạp nhÊt, tr−íc hÕt, chóng t«i lu«n nghÜ tíi viƯc tËn dụng hệ thống cáp anten dải rộng có Hệ thống thiết bị công nghệ kỹ thuật số gọn không chiếm nhiều diện tích, tiêu tốn điện Sự tác động vào hệ thống thiết bị (cụ thể máy phát hình) khai thác thấp nhất, thời gian triển khai nhanh 1.1 Mô hình có sử dụng điều chế số DVB-T Đây mô hình đà thực cho máy phát chuyển tiếp Thái Nguyên, Thái Bình Tiền Giang Chúng sử dơng hai bé ®iỊu chÕ sè DVB-T cã tÝn hiƯu cao tần hai kênh liền kề băng tần UHF, cụ thể kênh 29 kênh 30 Các khuếch đại bán dẫn máy phát hình số có dải rộng 16MHz cho hai kênh liền kề [29+30] [40+41] Tín hiệu phát số dải rộng 16MHz (sau qua lọc thông dải 16MHz) đợc cộng với tín hiệu analog, thông qua cộng kênh (Combiner) để sử dụng chung hệ thống cáp anten UHF Hình mô tả sơ đồ khối hệ thống Việc phát hai kênh liền kề 29+30 cha không thực đợc với công nghệ phát hình analog Đây lợi mạnh công nghệ phát hình số mặt đất DVB-T, mà lần công ty VTC thực thành công Việt Nam Ưu điểm mô hình này: là, sửa méo tuyến tính không tuyến tính toàn hệ thống chuyển tiếp chơng trình truyền hình số dễ dàng, có sử dụng điều chế số (có phần mềm hiệu chỉnh để bù sửa mÐo) HiƯn nay, nhiỊu bé ®iỊu chÕ sè DVB-T th−êng có phần mềm hiệu chỉnh bán kèm Hai là, tín hiệu đa vào máy phát hình số dòng truyền tải (tiếng Anh gọi Transport Stream) chứa chơng trình đà nén ghép Dòng truyền tải tín hiệu nối tiếp không đồng ASI (Asynchronous Serial Interface), tín hiệu song song (gäi lµ tÝn hiƯu LVDS, Low Voltage Difference Signal) TÝn hiệu dòng truyền tải đà đợc đầu thu số thực sửa lỗi nhờ mà sửa sai Nếu sử dụng tín hiệu dòng truyền tải, có thêm lợi nữa, bỏ chơng trình thay vào chơng trình khác (của địa phơng) thật dễ dàng Tất nhiên phải cần ®Õn bé nÐn MPEG-2 (4:2:0 Main Profile @ Main Level) để nén chơng trình địa phơng hệ thống tách ghép lại nhóm chơng trình Hình mô tả sơ đồ khối toàn hệ Tp Bu Viễn thơng & Cơng nghệ thơng tin Tháng 8/2004 thống Thiết bị ô có viền bóng đầu t thêm Mô hình thể cha ghép chơng trình tỉnh Thái Nguyên vào Anten thu K26 RF kênh 29 Đầu thu số DVB-T Điều chế số DVB-T K34 Đầu thu số DVB-T KĐ kích KĐcông suất, lọc16MHz Điều chế số DVB-T RF RF kênh 30 Anten ph#t Máy phát Analog (kênh32) khai thác Bộ cộng kênh RF kênh 32 analog Hình Mô hình thùc hiƯn 2/2003: m¸y ph¸t sè DVB-T céng víi m¸y phát hình analog kênh 32 Thái Nguyên RF kênh số n LVDS Điều chế số Đầu thu số DVB-T Anten thu ASI-1 ASI-3 Đầu thu số DVB-T Bộ tách ghép Nén MPEG-2 ASI Điều chế số RF kênh số n+1 ASI-2 Máy tính phần mềm điều khiển Khuếch đại lọc dải thông 16MHz RF k#nh HUB RF kênh số n n1 Máy phát hình analog khai thác Anten phát Bộ cộng Combiner RF kênh 32 Hình Mô hình sử dụng hai điều chế số DVB-T có thêm hệ thống tách ghép chơng trình để phát chơng trình địa h Tp Bưu Viễn thơng & Cơng nghệ thơng tin Tháng 8/2004 Trên hình có dòng truyền tải: LVDS dòng truyền tải đầu thu số mặt đất cho ra, dòng song song chứa chơng trình Dòng ASI-1 dòng đầu thu số DVB-T (loại chuyên dụng) cho ra, dòng nối tiếp chứa chơng trình Dòng ASI-2 dòng nén MPEG-2 tạo ra, dòng chứa chơng trình Thái Nguyên (thực từ 15/3/2003) Dòng ASI-3 dòng sau tách ghép chơng trình chứa chơng trình (đặc biệt dòng có thêm chơng trình địa phơng đà thay chơng trình chơng trình có dòng ASI-1 Nhợc điểm mô hình phải ®Çu t− hai bé ®iỊu chÕ sè DVB-T, bé nÐn ghép chơng trình Tuy vậy, mô hình hữu ích cho địa phơng (nếu muốn tiếp phát chơng trình truyền hình số VTC hay Bình Dơng phát) Vì chơng trình địa phơng đợc phát với công nghệ kỹ thuật số, mà ngời dân thu đợc nhiều chơng trình truyền hình số qua hệ thống phát hình số DVB-T 1.2 Mô hình chuyển tiếp qua trung tần 36,15MHz Mô hình theo tài liệu quốc tế, thờng sử dụng cho máy phát chuyển tiếp, thông qua trung tần 36,15MHz, phù hợp cấu hình Gapfile có công suất nhỏ (20-30W) cho vùng lõm sóng Hình mô tả sơ ®å khèi Bé dao ®éng néi LO sÏ trén víi trung tÇn 36,15MHz cho tÝn hiƯu cao tÇn ë kênh phát số (Digital=D) IF Đầu thu số DVB-T RF k#nh D Khuếch đại kích KĐ công suất LO Máy phát hình analog (A) có Bộ cộng kênh số D kênh A RF kênh A Hình Mô hình chuyển tiếp qua trung tần 31,15MHz Ưu điểm mô hình đầu t điều chế số, giá thành đầu t thấp Nhợc điểm biện pháp hiệu chỉnh bù sửa méo khuếch đại gây phải thực phần cứng hiệu không cao nh thực phần mềm Khả sửa lỗi bit hiệu chuyển tiếp tín hiệu (dòng truyền tải) Hơn nữa, phải mua loại đầu thu số DVB-T cã cho trung tÇn 36,15MHz (víi møc -15dBm) Thông thờng đầu thu số có hai giá trị tần số trung tần: 36,15MHz 4,57MHz; chọn 36,15MHz Gapfile máy chuyển tiếp kênh sóng thờng có công suất thấp Nhợc điểm nữa, chuyển tiếp trung tần, nên đa chơng trình địa phơng vào để phát số đợc Bổ sung thêm phần phát số vào máy phát hình analog có Đặc biệt có mô hình mà số tài liệu quốc tế đà đề cập, bổ sung thêm phần phát số vào máy phát hình analog hình tiếng chung Gọi phần phát số máy phát số hoàn chỉnh, mà tận dụng khuếch đại máy phát hình analog có để phát analog bình thờng phát chơng trình truyền hình số, tạm gọi máy hai xem hình Tạp chí Bưu Viễn thơng & Cơng nghệ thụng tin Thỏng 8/2004 Anten thu LVDS/ASI A/V Chơng trình địa phơng RF số kênh n1 Điều chế số Đầu thu số DVB-T Khuếch đại kích công suất I Bộ điều chế analog Chuyển IF lên RF RF analog kênh n Anten Bộ lọc (16 MHz) Hình Mô hình bổ sung phần phát số vào máy phát hình analog có - mô hình hai Căn sơ đồ này, cần đầu t thêm (trên hình vẽ thể ô có viền bóng): - Một đầu thu hình số - Một điều chế sè DVB-T cã cao tÇn; - Mét bé céng hai kênh (cộng cao tần); - Hiệu chỉnh mở rộng dải thông lọc từ 8MHz lên 16MHz Nếu không mở rộng đợc, phải đầu t mua lọc có dải thông 16MHz Kênh phát số kênh liền kề với kênh phát hình có; ví dụ, địa phơng phát kênh phát số kênh kênh Tuy nhiên, chọn kênh phát số kênh liền kề với kênh analog có nhiều u điểm hơn, hầu nh không gây can nhiễu sang nhau, phổ phát số nằm gần với phổ mang tiếng (thấp phổ mang hình 10dB) Ưu điểm hai kinh phí đầu t thấp triển khai nhanh Không cần mua máy phát số DVB-T hoàn chỉnh, tận dụng khuếch đại máy phát hình analog có Máy phát hai làm nhiệm vụ đồng thời phát chơng trình analog phát chơng trình truyền hình số Đối với Đài xa không thu đợc truyền hình số mặt đất, xin nêu giải pháp để triển khai (theo hình 5) Mô hình hình hai với giải pháp ghép kênh địa phơng vào (đà mô tả hình 2) Sơ đồ hình thích hợp với thiết bị máy phát hình tiếng chung đà đầu t nhiều năm qua vùng lõm số tỉnh Trên hình có dòng ASI khác nhau: ví dụ dòng ASI-1 chứa chơng trình [VTV1+VTV2+VTV3]; dòng ASI-2 có chơng trình địa phơng (ĐP); dòng ASI-3 chứa chơng trình truyền hình đà nén số hoá Hình hình giống Chỉ khác đầu thu dòng ASI-1: sơ đồ hình đầu thu số mặt đất DVB-T (để thu chơng trình phát số mặt đất từ Lạc Trung- Hà Nội hay từ Bình Dơng), hình đầu thu số vệ tinh (để thu chơng trình THVN) Nhóm thông số phát hình số máy hai cã thĨ chän: 2k; 16-QAM; kho¶ng b¶o vƯ 1/32, tû lệ mà sửa lỗi 3/4; vận tốc dòng truyền tải đạt 18 Mbit/s (đủ để phát chơng trình) Hiện chơng trình VTV1+VTV2+VTV3 truyền qua băng C chiếm 13,5Mbit/s, nh vậy, 4,5Mbit/s dành cho chơng trình địa phơng Thực tế cho thấy để thu số tốt, mức trờng số cần thấp thu analog khoảng 15-18dB Nếu phát với nhóm thông số nêu trên, anten phát anten dải rộng, để đảm bảo vùng phủ sóng số analog tơng đơng nhau, công suất phát số thấp công suất phát analog nhiều, ví dụ công suất phát analog 2kW, công suất phát số cần khoảng 350-400W, công suất phát analog 5kW công suất máy phát hình số khoảng 500-600W Mức công suất phát số xác định thông qua điều chỉnh mức cao tần cđa bé ®iỊu chÕ sè DVB-T Tạp chí Bưu Viễn thơng & Cơng nghệ thơng tin Tháng 8/2004 Vì phát số không cần công suất lớn, nên điện dành cho máy phát số không tăng thêm nhiều, mặt không thêm (bộ nén ghép bé), nhng phát đợc thêm chơng trình truyền hình số bên cạnh chơng trình analog Vận tốc dòng truyền tải giá trị tỷ số C/N (liên quan tới công suất phát số) thay đổi theo nhóm thông số phát tìm thấy tài liệu [2] Anten thu vệ tinh ASI-1 Đầu thu vệ tinh dòng ASI ASI-3 ASI-2 A/V địa phơng Nén MPEG-2 ASI Điều chế số Bộ ghép RF kênh số n A/V địa phơng Điều chế Analog Khuếch đại kích công suất Chuyển IF lên RF RF kênh analog n Bộ lọc (16 MHz) Hình Mô hình máy phát hai Phổ phát số DVB-T phát analog Trong Các đặc điểm máy phát số DVB-T đà đề cập tới phổ máy phát số DVB-T Trong phần này, nêu phổ phát số hai kênh liền kề, cụ thể phổ phát số hai kênh 29+30 Hình bên trái (chụp Hải Phòng) cho thấy phổ phát analog kênh 28 bên cạnh phổ phát số kênh 29+30 Hình bên phải (chụp Hạ Long-Quảng Ninh) cho thấy phổ phát analog kênh 31 bên cạnh phổ phát số hai kênh liền kề 29+30 Nhìn vào hai hình chụp ảnh phổ cho thấy, phổ phát analog có thành phần: thành phần sóng mang hình, mang màu mang âm thanh; phát số thành phần phổ dày đặc toàn dải thông 16 MHz (khi phát hai kênh liền kề) Hình Phổ phát số kênh liền kĨ Tạp chí Bưu Viễn thơng & Cơng nghệ thơng tin Tháng 8/2004 KÕt ln C«ng nghƯ kü thuật số nói chung, phát số DVB-T nói riêng có u điểm lợi thật so với công nghệ analog cũ Chất lợng hình ảnh âm chơng trình phát số DVB-T vợt trội phát analog Ngời dân nhiệt tình đón nhận Trªn thÕ giíi cã nhiỊu n−íc theo hƯ DVB-T, nªn hÃng đà sản xuất bán hệ thống thiết bị DVB-T Căn vào thực trạng máy phát hình có tỉnh mình, Đài PTTH có thĨ sÏ triĨn khai ph¸t sè DVB-T víi møc kinh phí đầu t không lớn, sớm mang lại cho ngời dân đợc hởng thành công nghệ u việt Tài liệu tham khảo [1] TR 101 190 V1.1.1(1997-12) DVB Technical Report, pages 69-72 [2] KS.Lê Trọng Bằng, Phạm Đắc Bi, KS Đỗ Anh Tú, Các đặc điểm máy phát số DVB-T; TS Tạp chí Bưu Viễn thơng & Cơng nghệ thông tin Tháng 8/2004 ... thấp công suất phát analog nhiều, ví dụ công suất phát analog 2kW, công suất phát số cần khoảng 350-400W, công suất phát analog 5kW công suất máy phát hình số khoảng 500-600W Mức công suất phát số. .. phơng vào để phát số đợc Bổ sung thêm phần phát số vào máy phát hình analog có Đặc biệt có mô hình mà số tài liệu quốc tế đà đề cập, bổ sung thêm phần phát số vào máy phát hình analog hình tiếng... địa phơng đợc phát với công nghệ kỹ thuật số, mà ngời dân thu đợc nhiều chơng trình truyền hình số qua hệ thống phát hình số DVB-T 1.2 Mô hình chuyển tiếp qua trung tần 36,15MHz Mô hình theo tài