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

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T VÀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI SANG DVB-T2 Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Cao Thành Nghĩa Sinh viên thực : Trƣơng Bá Thắng Lớp : 49K - ĐTVT Khóa học : 2008 - 2013 NGHỆ AN - 2013 NGHỆ AN - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trƣơng Bá Thắng Mã số sinh viên: 0851080345 Ngành: Kỹ sƣ Điện tử - Viễn thơng Khố: 49 Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Cao Thành Nghĩa Cán phản biện: Nội dung đồ án tốt nghiệp: Nhận xét cán hƣớng dẫn: Vinh, ngày tháng năm 2013 Cán hƣớng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU i TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ 1.1 Giới thiệu truyền hình số .1 1.2 Một số vấn đề biến đổi tín hiệu truyền hình 1.2.1 Lựa chọn độ phân giải cho hình ảnh số .2 1.2.2 Lựa chọn tần số lấy mẫu 1.2.3 Lựa chọn cấu trúc lấy mẫu 1.3 Quá trình chuyển đổi công nghệ tƣơng tự - số 1.3.1 Đặc điểm truyền hình số 1.3.2 Các phƣơng pháp biến đổi tín hiệu video 1.3.3 Tiêu chuẩn số hóa tín hiệu video tổng hợp 1.3.4 Tín hiệu video số tổng hợp 1.4 Nén tín hiệu truyền hình số 1.4.1 Mục đích nén .7 1.4.2 Bản chất nén .8 1.4.3 Phân loại nén 1.5 Truyền dẫn tín hiệu truyền hình số 1.5.1 Truyền qua cáp đồng trục 1.5.2 Truyền tín hiệu truyền hình số cáp quang .10 1.5.3 Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh .10 1.5.4 Phát sóng truyền hình số mặt đất 10 1.6 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất giới 11 1.6.1 Tiêu chuẩn ATSC .11 1.6.2 Chuẩn ISDB-T 12 1.6.3 Chuẩn DVB 13 1.7 Ƣu điểm truyền hình số 13 1.8 Kết luận chƣơng 14 CHƢƠNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU (DVB-T) 16 2.1 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ETSI EN 300744 16 2.2 Cấu trúc chức hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T 17 2.2.1 Khối mã hóa nguồn liệu ghép kênh MPEG-2 18 2.2.2 Khối thích nghi đầu vào phân tán lƣợng 18 2.2.3 Mã hóa ngoại (outer coding) 19 2.2.4 Xáo trộn (outer interleaving) 21 2.2.5 Mã hoá nội (inner coding) 21 2.2.6 Xáo trộn 23 2.2.7 Khối D/A 27 2.3 Ghép đa tần trực giao OFDM 27 2.3.1 Cơ sở phƣơng pháp OFDM 27 2.3.2 Phƣơng pháp COFDM 31 2.4 Tổ chức kênh OFDM 35 2.4.1 Phân chia kênh 35 2.4.2 Các sóng mang phụ 36 2.4.3 Chèn khoảng bảo vệ 36 2.4.4 Đồng kênh truyền 37 2.4.5 Tín hiệu tham số truyền TPS 39 2.4.6 Cấu trúc khung OFDM .41 2.5 Một số khả ƣu việt DVB-T 43 2.5.1 Điều chế phân cấp 43 2.5.2 Mạng đơn tần SFN 47 2.6 Kết luận chƣơng 49 CHƢƠNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU THẾ HỆ THỨ (DVB-T2) 51 3.1 Những tiêu chí DVB-T2 51 3.2 Mơ hình cấu trúc DVB-T2 53 3.3 Lớp vật lý DVB-T2 .54 3.4 Cấu trúc khung liệu DVB-T2 55 3.5 Ống lớp vật lý (Physical Layer Pipes - PLP) 56 3.6 Phƣơng thức điều chế 256-QAM 58 3.7 Chòm xoay (Rotated Constellation) 59 3.8 Khối mã hóa sửa lỗi trƣớc FEC 61 3.9 Chuẩn nén H.264 (MPEG-4/AVC) .65 3.10 Một số giải pháp kỷ thuật bật khác 68 3.10.1 Các mode sóng mang mở rộng (đối với 8K, 16K, 32K) 68 3.10.2 16K, 32K FFT tỷ lệ khoảng bảo vệ 1/128 69 3.10.3 Băng tần phụ (1 Mhz 10 Mhz) 69 3.10.4 MISO dựa Alamouti (trên trục tần số) 69 3.10.5 Mẫu hình tín hiệu Pilot (Pilot Pattern) 70 3.10.6 Xáo trộn bit, tế bào, thời gian tần số 71 3.10.7 Kỹ thuật giảm tỷ số công suất đỉnh/công suất trung bình ( PARP) .71 3.10.8 Kết so sánh hai chuẩn DVB-T DVB-T2 .71 3.11 Kết luận chƣơng 72 CHƢƠNG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI TỪ DVB-T SANG DVB-T2 Ở CHÂU ÂU VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ TRIỂN KHAI DVB-T2 TẠI VIỆT NAM .73 4.1 Sự đời tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất hệ thứ hai DVB-T2 73 4.1.1 Các yêu cầu thƣơng mại đòi hỏi cho đời hệ thứ hai cho tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số DVB-T .73 4.1.2 Mối quan hệ với tiêu chuẩn số mặt đất DVB-T 74 4.1.3 Mục đích yêu cầu thƣơng mại 74 4.1.4 Mối liên hệ với tiêu chuẩn yếu khác 75 4.2 Quá trình chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 .75 4.2.1 Một số vấn đề cần xem xét triển khai DVB-T2 75 4.2.2 Các yêu cầu chuẩn DVB-T2 75 4.2.3 Khả chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 .77 4.2.4 Các chiến lƣợc triển khai DVB-T2 78 4.2.5 Hiện trạng (thử nghiệm, thông báo triển khai dịch vụ) 79 4.2.6 Các kiến nghị cơng nghệ cho tồn châu Âu 82 4.3 Quá trình triển khai truyền hình số mặt đất Việt Nam 83 4.4 Những kiến nghị triển khai DVB-T2 Việt Nam 85 4.5 Kết luận chƣơng 86 KẾT LUẬN .87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC MỞ ĐẦU Với phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật, ngành công nghệ quảng bá truyền hình trả tiền Từ đầu năm 90 ngành truyền hình ứng dụng thành tựu cơng 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 đƣợc áp dụng công ty VTC, phát triển hệ thống truyền hình số VTC góp phần quan trọng đƣa thơng tin kinh tế trị, văn hóa thể thao giải trí phong phú đến đơng đảo cơng chúng địa phƣơng với chất lƣợng cao Cùng với phát triển cơng nghệ truyền hình, chuẩn truyền hình số DVBT chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất đƣợc triển khai thành công, đƣợc nhiều nƣớc chấp nhận Tuy nhiên, từ sau đời chuẩn DVB-T nghiên cứu kỹ thuật truyền dẫn tiếp tục đƣợc triển khai Mặt khác, nhu cầu phổ tần cao khiến cho việc gia tăng hiệu sử dụng phổ tần lên mức tối đa cấp thiết Từ phát triển chuẩn truyền hình số mặt đất hệ thứ (DVB-T2) Việc nghiên cứu tìm hiểu đặc tính công nghệ tiêu chuẩn truyền số DVB-T trình phát triển lên hệ DVB-T2 nhiệm vụ cần thiết quan nghiên cứu ứng dụng truyền hình nhƣ cán kỹ thuật nghiên cứu lĩnh vực Đó lý em chọn đề tài: "Truyền hình số mặt đất DVB-T trình chuyển đổi sang DVB-T2" Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, đƣợc hƣớng dẫn khoa học, tận tình Thầy giáo Th.S Cao Thành Nghĩa, đồ án đƣợc hoàn thành Do thời gian có hạn, trình độ thân cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót Kính mong đƣợc góp ý thầy, bạn Sinh viên thực Trƣơng Bá Thắng i TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án giới thiệu tổng quát truyền hình số, số vấn đề biến đổi tín hiệu truyền hình, ƣu điểm truyền hình số so với truyền hình tƣơng tự, phân tích tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất giới, q trình chuyển đổi cơng nghệ tƣơng tự-số, nén truyền dẫn tín hiệu truyền hình số Phân tích ƣu điểm bật truyền hình số mặt đất DVB-T với kỹ thuật ghép đa tần trực giao có mã (COFDM), lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T Việt Nam trình bày số khả ƣu việt DVB-T : mạng đơn tần, điều chế phân cấp Trình bày số nội dung tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2, ƣu điểm vƣợt trội DVB-T2 so với DVB-T, tiêu chuẩn môi trƣờng lý tƣởng cho dịch vụ truyền hình : HDTV, 3DTV Phân tích q trình chuyển đổi truyền hình số mặt đất từ DVB-T sang DVB-T2 Châu Âu trình bày trình phát triển truyền hình số mặt đất Việt Nam, kiến nghị triển khai truyền hình số mặt đất DVB-T2 Việt Nam ABSTRACT This thesis introduced overview of digital television, some problem in change signal television, advantages of digital TV compare analog television, analysis standards digital television terrestrial in the world, technology transition analog – digital; compression, transmission signal in digital television Analysis advantages outstanding of digital television terrestrial (DVD-T) with technical coded orthogonal frequency division multiplexing (COFDM), choice standard Digital Terrestrial Television at Vietnam and presented some preeminent ability of DVB-T : Single Frequency Network (SFN), hierarchical modulation Presented some main content of standard Digital Video Broadcasting - Terrestrial Second (DVB-T2), advantages of DVB-T2 compared to DVB-T This standard is an ideal environment for new services television: HDTV, 3DTV,… Analysis process conversion from Digital Video Broadcasting - Terrestrial(DVB-T) to Digital Video Broadcasting Terrestrial Second(DVB-T2) in Europe, and presentation process development Digital Terrestrial Television(DTT) at Vietnam, and recommendations when implementation DVB-T2 at Vietnam ii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Tần số lấy mẫu tín hiệu video Bảng 1.2 Tỷ lệ mẫu tín hiệu chói tín hiệu màu Bảng 1.3 Đặc điểm ATSC 12 Bảng 1.4 Các thông số truyền dẫn ISDB-T cho kênh truyền 8Mhz 12 Bảng 2.1 Sơ đồ puncturing dãy đƣợc truyền sau biến đổi nối tiếp song song 23 Bảng 2.2 Phân chia luồng 23 Bảng 2.3 Vị trí sóng mang pilot 38 Bảng 2.4 Vị trí sóng mang TPS 39 Bảng 2.5 Định dạng nội dung tín hiệu TPS 40 Bảng 2.6 Các thông số OFDM DVB-T 41 Bảng 3.1 DVB-T2 sử dụng Anh so với DVB-T 52 Bảng 3.2 Dung lƣợng liệu mạng SFN 53 Bảng 3.3 So sánh thông số DVB-T2 DVB-T 55 Bảng 3.4 Ví dụ sử dụng PLP DVB-T2 57 Bảng 3.5 Các tham số mã hóa khung FECFRAME thƣờng 62 Bảng 3.6 Các tham số mã hóa khung FECFRAME ngắn 62 Bảng 3.7 Đa thức sinh BCH trƣờng hợp khung FECFRAME thƣờng 64 Bảng 3.8 Đa thức sinh BCH trƣờng hợp khung FECFRAME ngắn 64 iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát hệ thống truyền hình số Hình 1.2 Biến đổi A/D tín hiệu màu tổng hợp Hình 1.3 Biến đổi A/D tín hiệu màu thành phần Hình 1.4 Sơ đồ khối trình nén giải nén Hình 1.5 Bản đồ phân bố nƣớc giới lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình số 11 Hình 2.1 Sơ đồ khối chức hệ thống phát hình số mặt đất 17 Hình 2.2 Sơ đồ mơ tả ngun lý ngẫu nhiên, giải ngẫu nhiên chuỗi số liệu 19 Hình 2.3 Các bƣớc trình ngẫu nhiên, mã ngoại, ghép ngoại (n =2, 3, 8) 20 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý ghép tách ngoại 21 Hình 2.5 Sơ đồ thực mã chập tốc độ 1/2 22 Hình 2.6 Sơ đồ thực việc xáo trộn mapping theo mô hình khơng phân cấp 25 Hình 2.7 Sơ đồ thực xáo trộn mapping theo mơ hình phân cấp 26 Hình 2.8 Phổ mật độ cơng suất 28 Hình 2.9 Phổ biên độ sóng mang có tần số trực giao 29 Hình 2.10 Phổ ghép kênh đa tần số trực giao (OFDM) 30 Hình 2.11 Sơ đồ khối nguyên lý hệ thống OFDM 31 Hình 2.12 Phổ tín hiệu COFDM 33 Hình 2.13 Đáp ứng tần số kênh đa đƣờng 33 Hình 2.14 Tín hiệu phản xạ khoảng bảo vệ 34 Hình 2.15 Phân chia kênh COFDM 36 Hình 2.16 Sắp xếp sóng mang phụ 36 Hình 2.17 Chèn khoảng bảo vệ 37 Hình 2.18 Các sóng mang đồng 37 Hình 2.19 Cấu trúc khung OFDM 42 Hình 2.20 Thực mapping liệu lên symbol 42 Hình 2.21 Chịm sở DVB-T 43 Hình 2.22 Chòm phân cấp DVB-T 44 Hình 2.23 Sơ đồ phủ sóng tƣợng trƣng sử dụng điều chế phân cấp 45 Hình 2.24 Sơ đồ mạng đơn tần 47 iv góp phần gia tăng sức thu hút cho mơi trƣờng truyền DTT tăng cạnh tranh xét "tồn cảnh" truyền hình trả tiền Ví dụ Hà Lan, với tín nhiệm cao mơi trƣờng truyền dẫn mặt đất, pay-DTT chứng minh thành công việc gia tăng thu hút môi trƣờng truyền mặt đất thơng qua phí th bao với giá cạnh tranh Với dịch vụ triển khai phát sóng theo chuẩn DVB-T2, nhà điều hành pay-DTT gia tăng đáng kể dung lƣợng truyền dẫn họ để hỗ trợ dịch vụ mới, linh hoạt việc triển khai thêm dịch vụ Nói chung, việc giảm chi phí đƣờng truyền tạo thêm hội kinh doanh cho dịch vụ pay- DTT Trong số quốc gia, giải pháp khả thi hỗ trợ dịch vụ dùng chuẩn DVB-T2 có kết hợp pay-DTT 4.2.3 Khả chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 Chuẩn DVB-T2 đƣợc phát triển xuất phát từ công nghệ quảng bá cần triển khai dịch vụ DTT nhƣng bị giới hạn mặt băng thông tần số Với nhiều quốc gia, DVB-T2 hội để hỗ trợ dịch vụ có tốc độ bit lớn nhƣ HDTV mơi trƣờng DTT Tuy nhiên với số quốc gia, đặc tính kỹ thuật DVB-T2 đƣợc xem nhƣ chuẩn thay tiềm cho chuẩn DVB-T dùng Điều có nghĩa tƣơng lai dịch vụ đƣợc cung cấp DVB-T đƣợc thay dịch vụ nhƣng dùng DVB-T2 Tuy nhiên, việc chuyển đổi đòi hỏi yêu cầu tƣơng tự trình chuyển từ truyền hình tƣơng tự sang số Với số quốc gia phát triển Châu Âu, mơi trƣờng truyền hình mặt đất thƣờng dùng cho máy thu hình phụ (dùng phịng ngủ nhà nghỉ mát), nên khó để thuyết phục ngƣời xem chuyển đổi máy thu hình họ dùng chuẩn Mặt khác, nhiều ngƣời xem chuyển đổi sang dịch vụ số gần hài lòng với dịch vụ DTT dùng cho máy thu hình phụ Do đó, q trình chuyển đổi cần có thời gian dài phát sóng đồng thời hai chuẩn DTT điều góp phần tăng chi phí nhà quảng bá Khi phát sóng theo chuẩn DVB-T2, dịch vụ đƣợc hƣớng đến bổ sung cho môi trƣờng truyền theo chuẩn DVB-T dùng Trong giai đoạn đầu, ngƣời ta kỳ vọng thuê bao mua máy thu DVB-T2 để nâng cấp máy thu hình họ Với nhiều nhà cung cấp dịch vụ, việc triển khai dịch vụ dùng chuẩn DVB- 77 T2 đảm bảo tính cạnh tranh môi trƣờng DTT nhắm đến mục tiêu thuê bao chuyển dần sang sử dụng dịch vụ DVB-T2 cho máy thu hình họ thời gian 4.2.4 Các chiến lược triển khai DVB-T2 Hiện trạng chuyển đổi số có nhiều khác quốc gia Châu Âu Một số quốc gia hồn thành q trình chuyển đổi số quốc gia khác chƣa triển khai dịch vụ DTT Có hai viễn cảnh khả thi cho việc triển khai DVB-T2 Tuy nhiên, việc triển khai khó quốc gia thực chuyển đổi xong môi trƣờng truyền dẫn DTT a Với thị trường chuyển đổi số hoàn toàn Các thị trƣờng hồn tồn chấm dứt phát sóng tƣơng tự có ý nghĩa tích cực việc triển khai DVB-T2 Các tần số sẵn có cho việc triển khai dịch vụ ngƣời xem đủ tin tƣởng vào dịch vụ DTT để đón nhận dịch vụ triển khai môi trƣờng DTT Trong quốc gia này, cần thời gian dài phát sóng đồng thời DVB-T DVB-T2 Các dịch vụ dùng DVB-T2 đƣợc ngƣời xem chuyển sang dần để thay mơi trƣờng DVB-T có b Với trị trường chưa triển khai dịch vụ truyền hình số mặt đất (DTT) Các thị trƣờng chƣa triển khai dịch vụ DTT chọn triển khai trực tiếp DTT dùng DVB-T2 bỏ qua việc sử dụng DVB-T Điều loại bỏ thời gian chuyển dịch cần có trình chuyển từ DVB-T sang DVB-T2 Một kế hoạch phát đồng thời DVB-T2 tƣơng tự cần đƣợc xem xét trình chuyển đổi Tuy nhiên, vấn đề phức tạp lại xảy châu Âu Các nhà quản trị quốc gia chịu sức ép từ ủy ban châu Âu để hoàn thành chuyển đổi số vào năm 2012 khó để họ chọn dùng DVB-T2 Mặc dầu, máy thu DVB-T2 có vào năm 2010, nhƣng chi phí mua cịn cao nên cũng khó để phổ cập nhanh đƣợc Cần thời gian để giá máy thu giảm xuống thúc đẩy nhanh nhu cầu ngƣời xem Việc dịch chuyển từ dịch vụ tƣơng tự sang số dùng DVB-T2 bỏ qua DVB-T hợp lý với quốc gia châu Âu có thời gian chuyển đổi số dài 78 c Với thị trường tiến hành chuyển đổi số Ở châu Âu, hầu hết quốc gia q trình hồn thành chuyển đổi số Các dịch vụ DTT đƣợc triển khai dùng chuẩn DVB-T dịch vụ tƣơng tự chƣa kết thúc hoàn tồn Nói chung, dịch vụ DVB-T tƣơng tự hoạt động đồng thời Sẽ khó để triển khai DVB-T2 quốc gia tần số có sẵn đƣợc dùng cho dịch vụ DTT dịch vụ tƣơng tự Hơn nữa, công nghệ quảng bá tập trung vào việc chuẩn bị thiết bị cho ngƣời xem dừng phát tƣơng tự Điều dẫn đến ngƣời ta muốn tránh cho ngƣời xem phải bối rối cung cấp thêm thông tin chuẩn 4.2.5 Hiện trạng (thử nghiệm, thông báo triển khai dịch vụ) Hiện nay, Anh Phần Lan thông báo triển khai dịch vụ HDTV đƣờng truyền mặt đất dùng chuẩn DVB-T2 Ngoài ra, số thử nghiệm phát sóng DVB-T2 có kế hoạch triển khai triển khai thử nghiệm xong số nƣớc khác nhƣ : Đức, Ý, Tây Ban Nha, Thụy điển Anh, nhóm điều hành truyền thông COFDM định dùng ghép kênh DTT (Multiplex B) băng tần UHF cho việc cung cấp dịch vụ HD dùng chuẩn DVB-T2 kết hợp với kỹ thuật nén MPEG-4 AVC Họ cung cấp dịch vụ chƣơng trình HD nhà quảng bá (BBC, ITV, Channel 4/S4C, Five) Việc triển khai bƣớc đầu Multiplex B tạo tiền đề cho việc gia tăng dung lƣợng ghép kênh DTT khác sau việc chấm dứt hồn tồn phát sóng tƣơng tự, dịch vụ SD Multiplex B đƣợc chuyển sang ghép kênh khác nên chƣơng trình SD bị Điều có nghĩa việc triển khai dịch vụ HD dùng DVB-T2 tƣơng ứng với lộ trình chấm dứt phát tƣơng tự Thực tế, có vùng nơi dịch vụ truyền hình tƣơng tự kết thúc dịch vụ HD đƣợc triển khai Máy phát Witer Hill (phát dịch vụ cho ngƣời xem Manchester Liverpooll) triển khai dịch vụ vào 2/12/2009 Trong vùng mà việc kết thúc phát sóng tƣơng tự đƣợc kéo dài đến thời hạn cuối (năm 2012), dịch vụ HD đƣợc phủ sóng giới hạn số cộng đồng dân cƣ dùng tần số cấp phát tạm Ngƣời ta kỳ vọng đến 6/2010 có đến 50% dân số truy cập đến dịch vu HD 79 Ở Phần Lan, nhà điều hành mạng điện thoại di động DNA Oy đƣợc cấp phép để hoạt động ghép kênh DVB-T2 dùng tần số băng VHF Trong cấu hình mạng cịn chƣa cụ thể, hai tùy chọn đƣợc xem xét DNA Oy thiết kế mạng DVB-T2 dùng chuỗi máy phát nhỏ đặt hệ thống cột trụ họ thiết kế mạng quảng bá truyền thống với hệ thống truyền dẫn dùng cột trụ cao, công suất lớn để phát cho anten đặt mái nhà Dự kiến, ghép kênh DVB-T2 dùng định dạng nén MPEG-4 AVC cung cấp 8-10 dịch vụ chƣơng trình HD cho ngƣời xem Tại Việt Nam, từ đầu tháng 12/2012 dịch vụ truyền hình kỹ thuật số mặt đất DTT AVG - Truyền hình An Viên có mặt thành phố Nha Trang (Khánh Hịa) nâng tổng số tỉnh AVG cung cấp DTT lên 15 tỉnh, thành phố, bên cạnh dịch vụ truyền hình số vệ tinh DTH phủ sóng tồn quốc Với trạm phát sóng Nha Trang, cƣ dân sống phƣờng, xã: Vĩnh Phƣơng, Vĩnh Lƣơng, Vĩnh Hải, Vĩnh Phƣớc, Vĩnh Thọ, Vĩnh Hòa, Vĩnh Thạnh, Ngọc Hiệp, Vĩnh Trung, Vĩnh Hiệp, Phƣớc Hải, Vĩnh Thái, Phƣớc Long, Vĩnh Nguyên, Vĩnh Trƣờng, Phƣớc Đồng sử dụng đƣợc dịch vụ truyền hình kỹ thuật số mặt đất AVG Hình 4.1 Bộ thiết bị thu truyền hình kỹ thuật số nhỏ gọn AVG Với thiết bị gọn, nhẹ dễ dàng lắp đặt, di chuyển Hiện tại, hạ tầng DTT, AVG - Truyền hình An Viên có khoảng 70 kênh, có kênh HD 15 tỉnh AVG cung cấp dịch vụ truyền hình số mặt đất (DTT) gồm: Hà Nội, 80 Hải Dƣơng, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Bắc Giang, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, Hƣng Yên, Hà Nam, Nha Trang, TP HCM, Bình Dƣơng, Đồng Nai, Long An Headend HD TS IP Mã hóa-1 Nguồn chƣơng trình n T2-Gateway SD T2-Gateway TS IP IP TS IP MUX Switch TS ASI Router TS T2-Gateway TS Mã hóa-n T2-Gateway Trạm Kênh truyền dẫn 57, 58, 59 T2-MI Trạm Kênh truyền dẫn 57, 58, 59 Mạng phân phối T2-MI IP Switch T2-MI Trạm n Kênh truyền dẫn 57, 58, 59 Trạm phát Hình 4.2 Cấu hình tổng thể hệ thống phát sóng DVB-T2 SFN áp dụng cho kênh 57 (762 Mhz), 58 (770 Mhz), 59 (778 Mhz) Cấu hình mạng DVB-T2 SFN thiết lập AVG [3] nhƣ hình 4.2, hệ thống bao gồm: - Nguồn chƣơng trình: nguồn chƣơng trình bao gồm kênh truyền hình đƣợc sản xuất AVG đối tác - Headend: chức trung tâm headend để nén chƣơng trình, cách sử dụng thiết bị mã hóa theo chuẩn MPEG-4, dùng cho kiểm soát truy cập quản lý hệ thống thuê bao, ghép kênh chƣơng trình Đầu ghép kênh (MUX) bao gồm ba dòng truyền tải (tƣơng ứng với ba kênh tần số) vào hệ thống T2-Gateway - T2-Gateway: hệ thống bao gồm ba cổng nhận dịng truyền tải từ MUX, thực chức đóng gói khung (khung sở), thơng tin báo hiệu L1, đồng hóa thơng tin, gói tin T2 Đầu T2-Gateway gói tin 81 T2 MI đƣợc đóng gói, truyền dẫn thông qua mạng truyền dẫn ip đến trạm phát tồn quốc, đảm bảo đồng tín hiệu phát sóng SFN - Mạng truyền dẫn: thực việc phân phối tín hiệu đầu từ trung tâm Headend đến trạm phát - Các trạm phát: trạm phát đƣợc xây dựng nƣớc, với ba tần số Mỗi địa điểm bao gồm ba máy phát DVB-T2 có cơng suất trung bình nhỏ 3kW 4.2.6 Các kiến nghị cơng nghệ cho tồn châu Âu Đặc tính kỹ thuật DVB-T2 cho phép số lớn tùy chọn thuộc tính kết hợp Khả linh hoạt đặc tính kỹ thuật giúp tối ƣu thơng số q trình thử nghiệm Tuy nhiên, tính linh hoạt đặc tính kỹ thuật chuẩn DVB-T2 củng dẫn đến phân hóa thị trƣờng tạo phiên kỹ thuật theo quốc gia Để trình sản xuất thiết bị đạt hiệu cao cho trị trƣờng Châu Âu, nhà sản xuất cam kết khởi động Digital Europe (EICTA trƣớc đây) với mục tiêu kết hợp chuẩn DVB-T2 vào phiên HD E-Book Mục đích để định nghĩa yêu cầu phải đáp ứng máy thu DVB-T2 dùng cho thị trƣờng Châu Âu Những cam kết đƣợc kỳ vọng trở thành tập đặc tính kỹ thuật DVB- T2 mà quản trị quốc gia đƣa mức quốc gia (phổ biến chủ yếu Châu Âu) E-Book Digital Europe cho DVB-T2 đƣợc dự kiến xuất vào năm 2010 Digital Europe có tham chiếu thực tế từ công việc thực Anh (đang chuẩn bị triển khai phát dịch vụ dùng DVB-T2) Vào 3/2009, DTG xuất phiên cập nhật „D-Book‟ để qui định đặc tính kỹ thuật mà máy thu DTT sản xuất gần tƣơng thích với đặc điểm DVB-T2 đƣợc nhà quảng bá chọn sử dụng Các thành viên DTG định nghĩa hệ số hiệu cho máy thu DVB-T2 dựa kết mô công bố từ thử nghiệm ban đầu đƣợc thực Anh năm 2009 Các máy thu DVB-T2 cần trải qua kiểm tra chế tƣơng thích để đƣợc cấp phép đăng ký nhãn hiệu Freeview HD Hơn nữa, đối tác tham gia vào công nghệ quảng bá theo chuẩn cần làm việc với để thỏa thuận đặc tính kỹ thuật tối thiểu cho máy thu phù hợp với kế hoạch phát triển dịch vụ triển khai truyền dẫn 82 Các yêu cầu đặc tính kỹ thuật thiết lập tƣơng tự khu vực Bắc Âu Vào 6/2009, NorDig xuất yêu cầu tối thiểu cho máy thu để truy cập đƣợc tín hiệu theo qui định NorDig dựa đặc tính kỹ thuật chuẩn DVB-T2 Đặc tính kỹ thuật DVB-T2 định nghĩa thêm profile riêng kết hợp time-slicing nhƣng không dùng TFS (Time-Frequency-Slicing) Các đặc điểm cho phép khả thực thi tƣơng lai (dùng cho máy thu với tuner/front-end) xem thêm phụ lục E (ETSI EN302755) Profile máy thu NorDig DVBT2 cho phép thực thi TFS sau năm 2012 gây tranh cãi với nhiều nhà sản xuất cam kết thực theo đặc tính kỹ thuật dùng chung cho tồn Châu Âu Theo số nhà sản xuất, việc thực thi TFS gây phân hóa thị trƣờng, tạo phức tạp máy thu, trì hỗn việc phát triển DVB-T2 kỹ thuật TFS chƣa đƣợc kiểm tra đầy đủ không đƣợc định nghĩa profile riêng đặc tính kỹ thuật DVB-T2 Các nhà sản xuất điện tử dân dụng cung cấp máy thu DVB-T2 vào năm 2010 đáp ứng nhu cầu máy thu DVB-T2 Anh Giải bóng đá WorldCup FIFA 2010 đƣợc truyền dẫn chất lƣợng HD động lực thu hút lớn với khán giả Về phía nhà sản xuất, iDTV hỗ trợ chuẩn DVB-T2 mục tiêu hƣớng đến Sau đó, thị trƣờng set-top box DVB-T2 có sức hút với việc cung cấp dịch vụ HD cho ngƣời xem 4.3 Quá trình triển khai truyền hình số mặt đất Việt Nam Ngày 19 tháng 12 năm 2000 công ty VTC phát sóng tín hiệu truyền hình số Việt Nam 65 Lạc Trung - Hà Nội với máy phát đƣợc cải tiến từ máy phát hình analog độ cao anten 60 mét, phát kênh truyền hình với chất lƣợng đảm bảo tiêu chuẩn Sự kiện đánh dấu mốc quan trọng việc triển khai bƣớc tiếp theo, sở thực tiễn cho quan quản lý nhà nƣớc hoạch định định hƣớng cho ngành truyền hình Việt Nam Đầu năm 2001, VTC nâng công suất trạm phát sóng thử nghiệm Hà Nội lên thức, tăng số lƣợng kênh truyền hình lên 16 kênh với hai máy phát sóng, thử nghiệm trạm phát lặp lại kỹ thuật repeater/gap filler Phủ Liễn - Hải Phịng Nhƣ vậy, năm 2001, Việt Nam thức có tên đồ nƣớc triển khai DVB-T, chậm nƣớc phát triển công nghệ (nƣớc Anh) ba năm 83 Năm 2003, VTC thử nghiệm thành cơng phát sóng hai kênh số liền kề máy phát sóng, mở giải pháp vơ hữu ích, tiết kiệm máy phát sóng, tiết kiệm tần số Giải pháp kỹ thuật phát sóng truyền hình số mặt đất VTC (chuyển đổi máy phát hình analog thành máy phát hình digital theo tiêu chuẩn DVB-T) tạo để ngày 26-3-2001 Tổng Giám đốc Đài Truyền hình Việt Nam ký định chọn DVB-T tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất cho truyền hình Việt Nam Năm 2003 Đài TH Bình Dƣơng VTC phối hợp triển khai hệ thống phát sóng truyền hình số đài TH Bình Dƣơng Ngày 5-4-2005 Phó Thủ tƣớng Chính phủ Phạm Gia Khiêm ký văn cho phép VTC mở rộng mạng truyền hình số mặt đất diện rộng, giao cho VTC nghiên cứu thử nghiệm dịch vụ đa phƣơng tiện truyền hình số mặt đất Ngay sau đó, VTC triển khai mở rộng mạng truyền hình số mặt đất nhiều tỉnh thành Đến mạng số mặt đất phủ sóng 40 tỉnh thành nƣớc, đƣợc mở rộng huyện, xã, vùng sâu vùng xa Hiện VTC triển khai mạng truyền hình số rộng khắp nƣớc giai đoạn mở rộng huyện, khu vực vùng núi vùng sâu xa, biên giới hải đảo nhằm nhanh chóng đƣa truyền hình số mặt đất đến ngƣời dân nƣớc Cùng với VTC đài TH Bình Dƣơng, đài TH TP.HCM triển khai máy phát số để phát sóng khu vực TP.HCM Cùng thời điểm này, Đài truyền hình Kỹ thuật số VTC đời đặt Hà Nội mang quy mô quốc gia, đƣợc Hiệp hội Phát - Truyền hình châu Á - Thái Bình Dƣơng (ABU) kết nạp làm thành viên vào năm 2006 Đài truyền hình Kỹ thuật số VTC phát sóng 100 kênh truyền hình, trở thành đơn vị cung cấp số kênh truyền hình lớn Việt Nam, có 28 kênh truyền hình số mặt đất quảng bá miễn phí, 72 kênh cịn lại truyền hình trả tiền cơng nghệ cao HD phát thử nghiệm truyền hình 3D, cơng nghệ truyền hình đại giới Từ lợi ích việc triển khai thành cơng mạng phát sóng truyền hình diện rộng VTC, nhƣ tác động tới ngƣời xem truyền hình, mà ngày 16-22009, Thủ tƣớng Chính phủ ký định phê duyệt quy hoạch truyền dẫn phát sóng phát - truyền hình đến năm 2020, nêu rõ: "Từng bƣớc triển khai lộ trình số hóa mạng truyền dẫn - phát sóng truyền hình số mặt đất phù hợp với điều 84 kiện thực tế thiết bị thu truyền hình số ngƣời dân địa bàn cụ thể Về ngừng phát sóng truyền hình mặt đất cơng nghệ tƣơng tự (analog) để chuyển sang phát sóng truyền hình mặt đất công nghệ số (digital) 95% số hộ gia đình có máy thu hình có khả thu đƣợc kênh chƣơng trình truyền hình quảng bá phƣơng thức truyền dẫn phát sóng số khác nhau" Ngày 19-7-2010 Thủ tƣớng Chính phủ ký tiếp định phê duyệt truyền hình số mặt đất 46 công nghệ đƣợc ƣu tiên đầu tƣ phát triển Các sản phẩm liên quan đến truyền hình số mặt đất 76 danh mục thuộc danh mục sản phẩm cơng nghệ cao đƣợc khuyến khích phát triển Sáng ngày 14/6/2012, Hà Nội, Cục Tần số Vô tuyến điện – Bộ TT&TT tổ chức Hội nghị triển khai quy định Đề án số hóa truyền hình mặt đất đến 2020” Tham dự hội nghị có Thứ trƣởng Bộ TT&TT Lê Nam Thắng; Lãnh đạo Cục Tần số Vô tuyến điện; đại diện số đài phát truyền hình Trung ƣơng địa phƣơng, đại diện nhà sản xuất cung cấp thiết bị truyền hình Việt Nam Nội dung hội nghị lần vấn đề liên quan đến tiêu chuẩn thiết bị phát sóng truyền hình Việt Nam Tại hội nghị, Đại diện Cục Tần số Vô tuyến điện cho biết: nay, Việt Nam có đài truyền hình phát sóng tồn quốc, có 63 đài truyền hình địa phƣơng với 70 kênh đƣợc phát sóng ; Số hộ gia đình có ti vi chiếm 90%, với 18 triệu hộ; số hộ gia đình chƣa có TV chiếm 9% với gần triệu hộ Bên cạnh đó, dịch vụ truyền hình mặt đất chiếm gần 70%, truyền hình cáp chiếm 14%, truyền hình DDH chiếm 18% Đây đƣợc xem thị trƣờng rộng lớn cho nhà sản xuất thiết bị truyền hình Theo kế hoạch số hóa thuộc đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020, từ ngày 01/01/2013 tất máy thu hình sản xuất nhập vào Việt Nam phải tích hợp chức thu truyền hình hình số mặt đất tiêu chuẩn mã hóa tín hiệu hình ảnh, âm MPEG-4 4.4 Những kiến nghị triển khai DVB-T2 Việt Nam  Nên sử dụng mạng đơn tần (SFN) theo vùng: Bắc, Trung, Nam dùng công nghệ truyền dẫn DVB-T2 kết hợp với kỹ thuật nén MPEG-4 AVC triển khai mạng truyền hình mới, sử dụng chung sở hạ tầng đài truyền hình cấp tỉnh, cấp huyện để giảm chi phí đầu tƣ Triển khai thêm nhiều dịch vụ để thu hút khách hàng nhƣ: HDTV, 3DTV 85  Công bố tiêu chuẩn thống cho sản phẩm ti vi số đầu thu truyền hình số mặt đất nhập sản xuất hỗ trợ thu truyền hình số theo tiêu chuẩn DVB-T DVB-T2  Đồng thời phải phát song song mạng truyền hình thời gian chuyển đổi: truyền hình tƣơng tự, truyền hình số DVB-T, truyền hình số DVB-T2  Nhà nƣớc trợ giá sản phẩm đầu thu truyền hình số mặt đất (Set-top-box), chuyển dần kênh truyền hình quảng bá sang phát số mặt đất 4.5 Kết luận chƣơng Việc chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 thực tế tùy thuộc vào quốc gia điều kiện hoàn cảnh cụ thể: + Với thị trƣờng chuyển đổi số hoàn toàn phát DVB-T2 DVBT thời gian, triển khai dịch vụ mới, ứng dụng DVB- T2 Quá trình chuyển đổi tiến hành giống nhƣ trình chuyển đổi từ truyền hình tƣơng tự sang DVB-T + Với thị trƣờng phát truyền hình tƣơng tự chƣa phát truyền hình số mặt đất triển khai thẳng DVB-T2, phát song song truyền hình tƣơng tự DVB-T2 thời gian + Với thị trƣờng trình chuyển đổi từ truyền hình tƣơng tự sang DVB-T q trình triển khai DVB-T2 khó khăn thiếu tần số cấp phát cho DVB-T2 mạng truyền hình tƣơng tự mạng DVB-T sử dụng, nên triển khai mạng đơn tần (SFN) dùng công nghệ DVB-T2 kết hợp với kỹ thuật nén MPEG 4AVC để tiết kiệm tần số, nâng cao hiệu sử dụng phổ tần Tuy nhiên, với số quốc gia phổ tần đủ để triển khai dịch vụ HD cần dùng chuẩn DVB-T kết hợp với kỹ thuật nén MPEG-4 AVC 86 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, đồ hoàn thành mục tiêu đề ra, đạt đƣợc số kết nghiên cứu lý thuyết rút đƣợc số nhận xét có ý nghĩa khoa học thực tiễn Các nội dung công việc kết đạt đƣợc đồ án bao gồm:  Trình bày cách tổng quan truyền hình số, ƣu điểm truyền hình số so với truyền hình tƣơng tự, giới thiệu sơ lƣợc ba tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất có giới DVB-T, ATSC ISDB  Phân tích nêu bật ƣu nhƣợc điểm tiêu chuẩn Châu Âu truyền hình số mặt đất (DVB-T), kỹ thuật ghép đa tần trực giao có mã (COFDM)-một kỹ thuật điều chế có nhiều ƣu điểm  Trình bày số nội dung truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn châu Âu hệ thứ (DVB-T2) Những ƣu điểm DVB-T2 so với DVB-T, với việc gia tăng dung lƣợng lên mức giới hạn vật lý có thể, chuẩn DVB-T2 môi trƣờng lý tƣởng cho dịch vụ nhƣ: HDTV, 3DTV  Đánh giá trình chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 Châu Âu trình bày trình phát triển truyền hình số mặt đất Việt Nam, kiến nghị triển khai DVB-T2 Việt Nam 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Đỗ Hoàng Tiến - Dƣơng Thanh Phƣơng, Truyền hình kỹ thuật số, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, (2004) [2] Ngô Thái Trị, Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất cho truyền hình có độ phân giải cao HDTV, Đài truyền hình Việt Nam, (3/2009) Tiếng Anh: [3] Ngo Thai Tri - Nguyen Chien Thang - Hoang Thanh Tung, The first DVB-T2, Single Frequency Network (SFN) in Vietnam, Technical Review April-June 2012 [4] ETSIEN 300 744, Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television, European Standard (01/2009) [5] 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), European Standard (10/2010) [6] DVB Document A133, Digital Video Broadcasting (DVB);Implementation guidelines for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2), (12/2012) [7] Nick Wells, DVB-T2 in relation to the DVB-x2 Family of Standards, BBC Research & Development Trang web: [8] http://www.tinhte.vn/ truy nhập cuối ngày 11/12/2012 [9] http://www.hdmedia.com.vn/ truy nhập cuối ngày 11/12/2012 [10] http://www.citd.edu.vn/ truy nhập cuối ngày 11/12/2012 [11] http://www.phatthanhtruyenhinh.vn/ truy nhập cuối ngày 16/12/2012 [12] http://en.wikipedia.org/ truy nhập cuối ngày 20/12/2012 [13] http://www.dvb.org/ truy nhập cuối ngày 20/12/2012 [14] http://www.digitag.org/ truy nhập cuối ngày 20/12/2012 [15] http://www.webgiaovien.com/ truy nhập cuối ngày 20/12/2012 88 PHỤ LỤC Chƣơng trình mơ so sánh hiệu điều chế kiểu điều chế 16QAM, 64-QAM, 256-QAM %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function compute_symbol_error_rate_qam_ofdm_awgn() close all; figure EsN0dB = [0:33]; % symbol to noise ratio M = [16 64 256]; % 16QAM/64QAM and 256 QAM color_vec1 = {'b-','m-','g-'}; color_vec2 = {'ks-','rx-','cd-'}; for (jj= 1:length(M)) k = sqrt(1/((2/3)*(M(jj)-1))); simSer(jj,:) = compute_symbol_error_rate(EsN0dB, M(jj)); theorySer(jj,:) = 2*(1-1/sqrt(M(jj)))*erfc(k*sqrt((10.^(EsN0dB/10)))) - (1-2/sqrt(M(jj)) + 1/M(jj))*(erfc(k*sqrt((10.^(EsN0dB/10))))).^2; semilogy(EsN0dB,theorySer(jj,:),color_vec1{jj}); hold on semilogy(EsN0dB,simSer(jj,:), color_vec2{jj}); end axis([0 33 10^-5 1]) grid on legend('theory-16QAM', 'sim-16QAM', 'theory-64QAM', 'sim-64QAM', 'theory256QAM', 'sim-256QAM'); xlabel('Es/No, dB') ylabel('Symbol Error Rate') title('Symbol error probability curve for 16QAM/64QAM/256QAM using OFDM'); return ; function [simSer] = compute_symbol_error_rate(EsN0dB, M); % ofdm specifications nFFT = 64; % fft size 89 nDSC = 52; % number of data subcarriers nConstperOFDMsym = 52; nOFDMsym = 10^4; % number of ofdm symbols % modulation k = sqrt(1/((2/3)*(M-1))); % normalizing factor m = [1:sqrt(M)/2]; % alphabets alphaMqam = [-(2*m-1) 2*m-1]; EsN0dB_eff = EsN0dB + 10*log10(nDSC/nFFT) + 10*log10(64/80); % accounting for the used subcarriers and cyclic prefix for ii = 1:length(EsN0dB) % Transmitter ipMod = randsrc(1,nConstperOFDMsym*nOFDMsym,alphaMqam) + j*randsrc(1,nConstperOFDMsym*nOFDMsym,alphaMqam); ipMod_norm = k*reshape(ipMod,nConstperOFDMsym,nOFDMsym).'; xF = [zeros(nOFDMsym,6) ipMod_norm(:,[1:nConstperOFDMsym/2]) zeros(nOFDMsym,1) ipMod_norm(:,[nConstperOFDMsym/2+1:nConstperOFDMsym]) zeros(nOFDMsym,5)] ; % Taking FFT, the term (nFFT/sqrt(nDSC)) is for normalizing the power of transmit symbol to xt = (nFFT/sqrt(nDSC))*ifft(fftshift(xF.')).'; % Appending cylic prefix xt = [xt(:,[49:64]) xt]; % Concatenating multiple symbols to form a long vector xt = reshape(xt.',1,nOFDMsym*80); % Gaussian noise of unit variance, mean nt = 1/sqrt(2)*[randn(1,nOFDMsym*80) + j*randn(1,nOFDMsym*80)]; % Adding noise, the term sqrt(80/64) is to account for the wasted energy due to cyclic prefix yt = sqrt(80/64)*xt + 10^(-EsN0dB_eff(ii)/20)*nt; % Receiver 90 yt = reshape(yt.',80,nOFDMsym).'; % formatting the received vector into symbols yt = yt(:,[17:80]); % removing cyclic prefix % converting to frequency domain yF = (sqrt(nDSC)/nFFT)*fftshift(fft(yt.')).'; yMod = sqrt(64/80)*yF(:,[6+[1:nConstperOFDMsym/2] 7+[nConstperOFDMsym/2+1:nConstperOFDMsym] ]); % demodulation y_re = real(yMod)/k; y_im = imag(yMod)/k; % rounding to the nearest alphabet % to > % to > % to > etc ipHat_re = 2*floor(y_re/2)+1; ipHat_re(find(ipHat_re>max(alphaMqam))) = max(alphaMqam); ipHat_re(find(ipHat_re % to > % to > etc ipHat_im = 2*floor(y_im/2)+1; ipHat_im(find(ipHat_im>max(alphaMqam))) = max(alphaMqam); ipHat_im(find(ipHat_im