TRIỂN KHAI TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TẠI VIỆT NAM
3.5. Tiêu chuẩn DVB – T
3.5.1. Giới thiệu
Chuẩn DVB-T là chuẩn phát sĩng truyền hình số mặt đất đã được triển khai thành cơng, được nhiều nước chấp nhận. Ngay từ khi cơng bố lần đầu năm 1995, chuẩn này đã được sự ủng hộ của trên 50% các quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên, từ sau sự ra đời của chuẩn DVB-T thì các nghiên cứu về kỹ thuật truyền dẫn vẫn tiếp tục được triển khai và các tùy chọn về điều chế, về kháng lỗi đường truyền vẫn tiếp tục được phát triển. Mặt khác, nhu cầu về phổ tần cũng gia tăng và với áp lực về phổ tần dùng cho các dịch vụ phi quảng bá (cũng cùng chia xẻ vùng băng tần của các dịch vụ quảng bá) càng khiến cho việc gia tăng hiệu quả của phổ tần lên mức tối đa ngày càng cấp thiết.
Từ đĩ, nhĩm DVB Project đã phát triển chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2 là DVB-T2. Tiêu chuẩn này được xuất bản lần đầu tiên vào 6/2008 và được ETSI (European Telecommunication Standardisations Institute) chuẩn hĩa từ tháng 9/2009. Việc triển khai và phát triển sản phẩm cho chuẩn mới này cũng bắt đầu.
Khả năng gia tăng dung lượng trong một multiplex truyền hình số mặt đất là một trong những ưu điểm chính của chuẩn DVB-T2. So sánh với chuẩn truyền hình số hiện nay là DVB-T thì chuẩn thế hệ thứ hai DVB-T2 cung cấp sự gia tăng dung lượng tối thiểu 30% trong cùng điều kiện thu sĩng và dùng các anten thu hiện cĩ. Tuy nhiên, một số thử nghiệm sơ bộ cho rằng dung lượng trong thực tế cĩ thể gia tăng đến gần 50%. Điều này càng thuận lợi cho việc triển khai các dịch vụ quảng bá mới địi hỏi nhiều dung lượng hơn.
Hình 3.4. Mơ hình hệ thống DVB – T2
3.5.3. Đặc tính kỹ thuật của DVB – T2 [8]
Bảng 3.3. So sánh tiêu chuẩn DVB-T và DVB-T2
Dựa trên sự thành cơng của DVB-T, đặc tính kỹ thuật DVB-T2 kết hợp sự phát triển phiên bản gần nhất về điều chế và sửa lỗi, khoảng bảo vệ để gia tăng dung tượng tốc độ bit và cải thiện khả năng kháng nhiễu của tín hiệu. Để đạt được sự cải tiến này, các thay đổi được thực hiện trên lớp vật lý, đến cấu hình mạng, và tối ưu hiệu suất phối hợp các đặc tính truyền của kênh tần số.
Các yêu cầu thương mại xem việc gia tăng dung lượng 30% so với DVB-T là xét trong cùng điều kiện thu sĩng. Tuy nhiên, thực nghiệm cho thấy dung lượng cĩ thể tăng gần 65% nhưng kết quả này chưa được kiểm chứng đầy đủ trong các điều kiện ứng dụng khác.
3.5.3.2. Các đặc điểm lớp vật lý
Giống như chuẩn DVB-T, đặc tính kỹ thuật DVB-T2 dùng điều chế OFDM. Sự hỗ trợ của nhiều mode điều chế hơn cho phép chọn lựa các thơng số linh hoạt phù hợp với ứng dụng trong từng vùng xác định (như với chuẩn DVB-T). Tuy nhiên, việc thêm vào mode 256 QAM trong đặc tính kỹ thuật DVB-T2 giúp khả năng gia tăng số bit trên một sĩng mang và cải tiến mã FEC là nhân tố chính dẫn đến gia tăng dung lượng đáng kể so với DVB-T.
Giống như chuẩn DVB-S2, đặc tính kỹ thuật DVB-T2 dùng mã LDPC (Low-density parity-check) kết hợp với BCH để bảo vệ chống lại các mức cao và sự xen nhiễu. So với chuẩn DVB – T dùng mã chập và RS, DVB-T2 thêm vào hai tỉ lệ mã.
Như với chuẩn DVB-T, đặc tính kỹ thuật DVB-T2 dùng các mẫu pilot phân tán (scattered pilot) được sử dụng ở máy thu để bù các thay đổi trong kênh về thời gian và tần số. Đặc tính kỹ thuật DVB-T2 đã cung cấp thêm sự linh hoạt bằng 8 mẫu pilot lựa chọn dựa trên kích thước FFT và khoảng bảo vệ (Guard Interval) để tối đa dữ liệu payload.
Đặc tính kỹ thuật DVB-T2 hỗ trợ lựa chọn khả năng kháng nhiễu và mức bảo vệ khác nhau cho mỗi dịch vụ riêng trong dịng truyền của một kênh. Điều này cho phép mỗi dịch vụ cĩ mode điều chế duy nhất phụ thuộc yêu cầu “độ mạnh” của tính hiệu thơng qua dùng PLP (Physical Layer Pipes).
Đặc tính kỹ thuật DVB-T2 cho phép phát triển tối đa hiệu quả các ứng dụng trong mạng đơn tần. So với chuẩn DVB-T, các mode sĩng mang mới được cộng thêm để cải thiện hiệu suất của mạng SFN và gia tăng chu kỳ symbol. Nĩi cách khác, việc gia tăng chu kỳ symbol cho phép giảm kích thước khoảng bảo vệ theo tỉ lệ trong khi vẫn đảm bảo xử lý được các phản xạ đa hướng (multipath reflection). Việc hỗ trợ thêm mode mã hĩa Alamouti là tùy chọn hỗ trợ thêm khả năng thu sĩng trong mạng SFN (nơi máy thu cĩ thể thu được đồng thời nhiều tín hiệu từ nhiều máy phát). Nhờ các đặc điểm bổ sung trên, người ta ước tính dung lượng mạng SFN cĩ thể tăng lên 67% so với các mode tương tự nhưng dùng DVB-T.
So với chuẩn DVB-T, bằng cách sử dụng các kỹ thuật TR (Tone Reservation) và ACE (Active Constellation Extension), DVB-T2 cho phép giảm mức cơng suất khuếch đại đỉnh (xét trong một trạm phát sĩng) với tỉ lệ giảm cĩ thể đạt dưới 25% (đây là một tổng lượng cơng suất thực sự đáng kể đối với một trạm phát cơng suất cao).
Ngồi ra, DVB-T2 định nghĩa một profile kết hợp khả năng time-slicing (nhưng khơng dùng TFS – Time-Frequency-Slicing). Các đặc điểm hỗ trợ khả năng TFS thực thi trong tương lai (với các máy thu cĩ 2 tuner/front-end) cĩ thể xem thêm trong annex E (ETSI EN302755). Trong tương lai, TFS dùng cho ghép kênh các tín hiệu để trải rộng trên một vài tần số liên kết và do đĩ, gia tăng đáng kể dung lượng kết quả do ứng dụng ghép kênh thống kê và tăng độ lợi thiết lập mạng. Các phân tích về DVB cho rằng TFS cĩ thể cho phép gia tăng về dung lượng lên xấp xỉ 20% và đội lợi thiết lập mạng (network planning) lên 3-4 dB.
3.5.3.4. Tối ưu hiệu quả khi phối hợp các đặc tính truyền dẫn của kênh tần số. Đặc tính kỹ thuật DVB-T2 hỗ trợ khả năng tăng cường sức mạnh cho tín hiệu chống lại những ảnh hưởng bên ngồi như các tác động của địa lý, thời tiết, và các tịa cao ốc. Điều này đạt được thơng qua sử dụng kỹ thuật chịm sao quay (rotated constellation), interleaving thời gian và tần số.
Các chịm sao quay cung cấp khả năng chống lại sự suy hao của các cell dữ liệu một cách đáng kể bằng cách đảm bảo việc mất thơng tin từ một kênh thành phần cĩ thể được khơi phục từ một kênh thành phần khác. Điều này đạt được bằng ánh xạ (mapping) dữ liệu QAM chuẩn (trục x, y) đến phép quay trong mặt phẳng I-Q, từ đĩ mỗi trục trên mặt phẳng mới (u1, u2) tải đầy đủ thơng tin. Các thành phần I và Q được gửi ở những thời điểm khác nhau trên các cell khác nhau để đảm bảo khơi phục được thơng tin khi xảy ra lỗi.
Interleaving thời gian cung cấp thêm sức mạnh cho tín hiệu chống lại các ảnh hưởng như nhiễu xung trong các chu kỳ thời gian và các ảnh hưởng trong vùng tần số giới hạn.
3.5.4. Tương lai phát triển của chuẩn DVB – T2
Sự sẵn sàng của chuẩn DVB-T2 mang đến các cơ hội mới cho mơi trường truyền hình mặt đất. Các nhà quảng bá và nhà cung cấp dịch vụ khác cĩ thể quan tâm hỗ trợ các dịch vụ mới trên DTT mà trước đĩ khĩ triển khai do hạn chế về dung lượng băng thơng trong các băng tần VHF và UHF.
Việc phát triển chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai đã đáp ứng được yêu cầu thực tế. Đĩ là sự gia tăng dung lượng băng thơng giúp cung cấp cho người xem các dịch vụ truyền hình mới. Trong nhiều quốc gia, chuẩn DVB-T2 hỗ trợ cơ hội cho các nhà quảng bá triển khai một chuỗi các dịch vụ HDTV trên mơi trường DTT. Chuẩn DVB-T2 cũng cĩ khả năng hỗ trợ các dịch vụ cĩ thể trong tương lai. Các dịch vụ thế hệ kế tiếp như 3D TV cĩ thể hưởng lợi từ việc gia tăng dung lượng sẵn cĩ của DVB-T2.
Tuy nhiên, để đảm bảo hiệu quả kinh tế trên tồn Châu Âu, các đặc tính kỹ thuật chung cho máy thu DVB-T2 cần được các nhà điều hành quốc gia cơng bố sớm. Điều này sẽ hạn chế sự phân hĩa thị trường và đảm bảo cho người xem cĩ thể cĩ nhiều chọn lựa máy thu với giá thấp nhất cĩ thể. Đây cũng là lý do mà các nhà sản xuất đã bắt đầu hợp tác để định nghĩa các yêu cầu cho máy thu DVB-T2 trên tồn Châu Âu.
Theo sau sự kết thúc chuyển đổi tương tự, người ta kỳ vọng rằng các quốc gia sẽ bắt đầu triển khai các dịch vụ dùng chuẩn DVB-T2. Trong một số
quốc gia, chuẩn mới này sẽ dùng để hỗ trợ các dịch vụ HDTV (cả miễn phí và trả tiền) và cũng dùng để cải tiến hay thay thế các dịch vụ truyền hình cĩ độ phân giải chuẩn hiện nay. Tuy nhiên, việc thay thế chuẩn DVB-T bởi DVB- T2 cũng cần cĩ một khoảng thời gian ‘quá độ’ trong quá trình chuyển đổi. Người ta cũng cho rằng chuẩn DVB-T và DVB-T2 sẽ cùng tồn tại trong nhiều năm, mỗi chuẩn hỗ trợ người xem các loại dịch vụ khác nhau.
Nhìn chung, DVB-T2 sẽ đem đến nhiều cơ hội triển khai các dịch vụ mới. Với việc gia tăng dung lượng lên mức giới hạn vật lý cĩ thể, chuẩn DVB-T2 sẽ rất thích hợp với nhiều dịch vụ trong tương lai. Mặt khác, các thiết bị cần cho chuẩn này hiện vẫn chưa ‘trưởng thành’ nên khả năng ứng dụng rộng của DVB-T2 sẽ chỉ được quan tâm nhiều trong vài năm tới.
3.6. Kết luận chương 3
Trên thế giới hiện nay, trong số các nước đang sử dụng truyền hình số mặt đất. Cĩ tới 84% các nước sử dụng tiêu chuẩn Châu Âu DVB – T vì những ưu điểm kỹ thuật và sự phổ biến của nĩ.
Tại Việt Nam, với tiên phong là Đài truyền hình Việt Nam và Tổng cơng ty truyền thơng đa phương tiện VTC. Truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn DVB-T đã được thử nghiệm thành cơng và đưa vào sử dụng để phục vụ nhu cầu xem truyền hình chất lượng cao của nhân dân.
Chính phủ và Bộ thơng tin và truyền thơng đang cĩ nhiều để án chỉ đạo thực hiện nhằm thay thế hồn tồn truyền hình tương tự bằng truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB – T trên cả nước vào năm 2020.
Hiện nay, thế hệ tiếp theo của truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn Châu Âu DVB – T2 đã xuất hiện với nhiều cải tiến mới. Nĩ đang được quan tâm phát triển và được kỳ vọng sẽ thay thế DVB – T trong tương lai
KẾT LUẬN
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn Châu Âu DVB – T là tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Tiêu chuẩn này sử dụng nén tín hiệu truyền hình số MPEG – 2, và kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số đã được mã hố COFDM. Trong đĩ, những vấn đề kỹ thuật là các đối tượng được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất. Đồ án tốt nghiệp này tìm hiểu một số vấn đề về một số kỹ thuật nén tín hiệu truyền hình số, kỹ thuật điều chế COFDM, đồng bộ kênh truyền. Việc phát triển chuẩn truyền hình số mặt đất đã đáp ứng được yêu cầu thực tế. Đĩ là sự gia tăng dung lượng băng thơng giúp cung cấp cho người xem các dịch vụ truyền hình mới.
Vì khả năng chống hiệu ứng đa đường động rất tốt của hệ thống OFDM đã tạo cho nghành truyền hình cĩ hai khả năng mới mà truyền hình tương tự cũng như truyền hình số tuân theo tiêu chuẩn khơng thể đạt được như là khả năng thu di động các dịch vụ truyền hình quảng bá và khả năng tạo nên một mạng đơn tần trong một phạm vi rộng.
Từ việc tìm hiểu các các kỹ thuật trong hệ thống truyền hình số mặt đất DVB – T và sự ra đời của truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB – T2 đã được trình bày chúng ta cĩ thể tiếp tục nghiên cứu đến việc triển khai và ứng dụng chúng tại Việt Nam.
Mặc dù em đã cố gắng hết sức nhưng do kiến thức cĩ hạn nên trong đồ án này khơng thể tránh khỏi những sai sĩt, mong rằng qua đồ án này em cĩ được những kinh nghiệm hữu ích cho mình sau này. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn đến tất cả các Thầy, Cơ đã giúp em hồn thành đồ án này.