Mó sửa sai kiểm tra độ ưu tiờn cường độ thấp LDPC (low-density parity check code) là một lớp cỏc mó khối tuyến tớnh tương ứng là một ma trận kiểm tra độ ưu tiờn H. Ma trận H chỉ gồm cỏc số 0 và 1 nằm rải rỏc. Điều đú cú nghĩa rằng cường độ của cỏc số 1 trong ma trận này rất thấp. Việc mó hoỏ được thực hiện bằng cỏc phương trỡnh biến đổi từ ma trận H để tạo ra cỏc bit kiểm tra độ ưu tiờn. Việc giải mó được thiết lập bằng cỏch sử dụng “cỏc đầu vào mềm” (soft-inputs) kết hợp với cỏc phương trỡnh này để tạo ra cỏc ước lượng mới cho cỏc giỏ trị thụng tin đó được gửi. Mó LDPC cú thể loại trừ được cỏc tầng lỗi. Để xỏc định được tầng lỗi,
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 75 -
một mó phớa ngoài (mó ngoại) được thờm vào trong cụng nghệ LDPC, đú là mó BCH. Mó ngoại BCH cú hiệu quả với tầng lỗi thấp. Vỡ vậy, tổ chức DVB đó chọn phương phỏp mó ngoại BCH và mó nội LDPC là mó sửa sai của tiờu chuẩn DVB- S2.
Hỡnh 3.7: Vớ dụ về ma trận H và cỏc điểm kiểm tra.
3.3.5 Điều chế và mó húa thay đổi VCM
Một đặc tớnh nổi bật của cụng nghệ DVB-S2 là cỏc dịch vụ khỏc nhau cú thể phỏt trờn cựng một súng mang. Mỗi dịch vụ vẫn giữ cấu hỡnh điều chế và tỷ lệ mó sửa sai riờng. Đõy là một kiểu ghộp kờnh trờn lớp vật lý được gọi là điều chế và mó hoỏ thay đổi – VCM (Variable Coding and Modulation). VCM thực sự phỏt huy hiệu quả khi cỏc dịch vụ khỏc nhau khụng cần tỷ lệ mó sửa sai giống nhau (chẳng hạn cú thể chấp nhận mất một kờnh thứ hai trong trường hợp fading do mưa) hoặc cỏc dịch vụ khỏc nhau được chỉđịnh cho cỏc trạm khỏc nhau trong những điều kiện thu thụng thường khỏc nhau.
3.3.6 Điều chế và mó hoỏ tương thớch ACM
Hiện nay cỏc dịch vụ DVB IP/Unicast cung cấp bởi vệ tinh sử dụng tiờu chuẩn DVB-S cho đường truyền dẫn. DVB-S được phỏt triển cho cỏc ứng dụng quảng bỏ ở đú quỏ trỡnh bảo vệ tớn hiệu khi xuyờn qua cỏc lớp vật lý của bầu khớ quyển đối với tất cả cỏc dịch vụ là hằng số và nú khụng đổi suốt thời gian truyền dẫn (quỏ trỡnh tối ưu đường truyền dẫn chỉ thực hiện cho trường hợp xấu nhất: dịch vụ tồi nhất, phỳt tồi nhất và vị trớ tồi nhất).
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 76 -
DVB-S2 sử dụng cụng nghệ ACM (Adaptive Coding and Modulation) cho phộp điều chế và mó hoỏ sửa lỗi thớch nghi tuỳ thuộc vào cỏc điều kiện truyền dẫn: bầu trời trong xanh hay mưa, chảo thu nằm ở trung tõm hay ở mộp của bỳp súng (beam) phỏt từ vệ tinh...
Hỡnh 3.8: Chếđộ phỏt là hằng số trong mọi điều kiện truyền dẫn
của cụng nghệ DVB-S.
Mỗi đầu cuối DVB-S2 cú thể hoạt động với một ngưỡng (margin) C/N rất thấp vỡ vậy làm tăng số lượng chương trỡnh trờn cựng một băng thụng của vệ tinh.
Hỡnh 3.9: Chếđộ phỏt thay đổi tựy thuộc từng điềukiện truyền dẫn
của cụng nghệ DVB-S2.
Hệ số khuếch đại (gain) của cỏc bộ phỏt đỏp trờn vệ tinh ứng dụng ACM sẽ tăng lờn khi tần số tăng (băng C, Ku và Ka). Do đú băng tần Ku và Ka thớch hợp hơn cả với ACM. Băng Ka ớt chật trội hơn vỡ thế nờn sử dụng ACM.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 77 -
DVB-S2 thực hiện quỏ trỡnh truyền dẫn thớch nghi này với từng người sử dụng độc lập và chỉ với cỏc dịch vụđiểm - điểm (hỡnh 3.10). Tớn hiệu được đưa vào điều chế ACM ở phớa phỏt, truyền dẫn qua vệ tinh bằng DVB-S2.
Hỡnh 3.10: Truyền dẫn thớch nghi với cỏc dịch vụđiểm-điểm (1-1).
Tại phớa thu, sau giải điều chế cú mỏy đo tỷ số C/N+I và truyền tớn hiệu đo này về trung tõm điều khiển tốc độ bit để chuyển đổi kiểu truyền dẫn đường xuống với mức bảo vệ thấp (8PSK, FEC 5/6) khi trời nắng khụng cú mõy hoặc mức bảo vệ cao (QPSK, FEC 1/2) khi trời nhiều mõy cú mưa.
3.3.7 Cỏc chếđộ tương thớch ngược
Do đó tồn tại một số rất lớn mỏy thu vệ tinh theo tiờu chuẩn DVB-S trờn thị trường nờn cỏc nhà quảng bỏ khú cú thể chuyển đột ngột việc thay đổi cụng nghệ sang DVB-S2. Do vậy cần phải cú sự tương thớch ngược trong thời kỳ chuyển dịch từ DVB-S sang DVB-S2, cho phộp cỏc mỏy thu DVB-S tiếp tục hoạt động, trong khi cung cấp dung lượng và dịch vụ bổ sung cho cỏc mỏy thu mới, tiờn tiến. Ở cuối thời kỳ chuyển dịch, khi toàn bộ mỏy thu đó chuyển sang DVB-S2, tớn hiệu phỏt xạ cú thể được chuyển sang chế độ khụng tương thớch ngược, cho phộp khai thỏc đầy đủ tiềm năng của DVB-S2.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 78 -
Việc chọn lựa chế độ tương thớch ngược (BC) đó được xỏc định trong DVB- S2, bằng cỏch dự kiến gửi 2 dũng truyền tải trờn một kờnh vệ tinh đơn. Dũng truyền thứ nhất (ưu tiờn cao HP) tương thớch với mỏy thu DVB-S cũng như với mỏy thu DVB-S2, trong khi dũng truyền thứ 2 (ưu tiờn thấp LP) chỉ tương thớch với bộ thu DVB-S2.
Khả năng tương thớch ngược cú thểđược thực hiện bởi điều chế theo lớp, nơi cú hai dũng truyền tải HP và LP đồng thời được kết hợp đồng bộ ở mức điều chế symbol trờn một chũm sao khụng đều 8PSK. Tớn hiệu ưu tiờn thấp (LP) tương thớch DVB-S2 là mó hoỏ BCH và LDPC, với tỉ lệ mó LDPC 1/4, 1/3, 1/2 hoặc 3/5. Kếđú ỏnh xạ theo lớp tạo ra chũm sao khụng đều 8PSK. Hai bit ưu tiờn cao (HP) DVB-S xỏc định một điểm trong chũm sao QPSK, trong khi một bit đơn từ bộ mó hoỏ LDPC DVB-S2 thiết lập thờm gúc xoay ± q trước khi truyền đi. Vỡ vậy tớn hiệu truyền đi cuối cựng cú một hỡnh bao hầu như bất biến, được truyền đi trờn một bộ phỏt đỏp đơn gần như bóo hũa.
Hỡnh 3.11: Mode tương thớch ngược (điều chế phõn cấp).
Mỏy thu DVB-S2 xử lý tớn hiệu như 8PSK, trong khi mỏy thu DVB-S phỏt hiện nú như QPSK. Nếu gúc A nhỏ thỡ sẽ tạo thuận lợi cho QPSK nhưng ở giỏ đắt của DVB-S2 và 8PSK.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 79 -
3.3.8 Hiệu quả của cụng nghệ DVB-S2 so với DVB-S
Để thấy được hiệu quả của cụng nghệ DVB-S2 so với DVB-S, xột vớ dụ so sỏnh về số lượng cỏc chương trỡnh SDTV và HDTV được truyền dẫn bằng 2 cụng nghệ DVB-S và DVB-S2 trong cựng điều kiện cụng suất và băng thụng vệ tinh (transponder 36MHz): Chảo thu 60cm; trường hợp thứ nhất sử dụng nộn MPEG-2, tốc độ nộn video là 4,4Mbit/s với chương trỡnh SDTV và 18Mbit/s với chương trỡnh HDTV; trường hợp thứ hai sử dụng nộn video cao cấp Advanced Video Coding (AVC), tốc độ nộn với chương trỡnh SDTV là 2,2Mbit/s và 9Mbit/s với chương trỡnh HDTV. Yờu cầu về tỷ số C/N của hai hệ thống DVB-S và DVB-S2 là bằng nhau trong việc khai thỏc cỏc mode truyền dẫn khỏc nhau và trong quỏ trỡnh vi chỉnh hệ số roll-off, tốc độ symbol của hệ thống DVB-S2. Kết quả kiểm chứng cho thấy độ lợi về dung lượng của hệ thống DVB-S2 so với DVB-S là khoảng 30%. Hơn nữa bằng việc kết hợp hệ thống DVB-S2 với mó hoỏ AVC (H.264/AVC hoặc VC1…), mỗi transponder 36Mhz của vệ tinh cú thể truyền dẫn 21-26 kờnh SDTV, hoặc 5-6 chương trỡnh HDTV trờn một transponder. Điều này sẽ làm giảm giỏ thành thuờ trờn một kờnh của vệ tinh.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 80 -
3.4 Kết luận
DVB-S2 là tiờu chuẩn mới nhất trong hệ thống tiờu chuẩn DVB cho cỏc ứng dụng vệ tinh băng rộng, với hiệu suất sử dụng băng thụng tăng từ 30% đến 131% so với cụng nghệ DVB-S hiện nay. Cụng nghệ này thực sự là bộ cụng cụ hữu hiệu cho cỏc dịch vụ tương tỏc qua vệ tinh.
Tổ chức DVB khụng cho rằng DVB-S2 sẽ thay thế DVB-S trong một thời gian ngắn trong lĩnh vực quảng bỏ truyền hỡnh thụng thường. Hàng triệu bộ giải mó DVB-S đang hoạt động tin cậy và đúng gúp vào những thành cụng của thương mại vệ tinh số trờn toàn cầu. Cỏc ứng dụng mới đó được dự tớnh phỏt qua vệ tinh như truyền dẫn HDTV và phõn phối cỏc dịch vụ dựa trờn nền IP sẽ thực hiện hiệu quả dựa trờn hệ thống DVB-S2. Việc kết hợp DVB-S2 và cấu hỡnh mó hoỏ video và audio mới (vớ dụ như H.264/AVC/VC-9) cú thể phỏt 21-26 chương trỡnh SDTV hoặc 5-6 chương trỡnh HDTV trờn một transponder 36Mhz. Trong cỏc ứng dụng truyền dẫn chuyờn nghiệp, DVB-S2 cú khả năng cung cấp điều chế và mó hoỏ tương thớch (ACM), tớnh năng này cú hiệu quả lớn với cỏc dịch vụđiểm - điểm như là cỏc trạm DSNG nhỏ. Trong cỏc ứng dụng mới này, hệ thống DVB-S2 sẽ làm được những điều mà hệ thống DVB-S khụng thể làm được. Hiện nay, DVB-S2 đang được ứng dụng phỏt thử nghiệm truyền hỡnh cú độ phõn giải cao HDTV tại Chõu Âu trờn 2 vệ tinh ASTRA và EUTELSAT. Trong World Cup 2006 diễn ra tại Đức và Thế vận hội OLYMPIC 2008 diễn ra tại Trung Quốc, cỏc chương trỡnh thi đấu tại cỏc đại hội này được truyền dẫn bằng HDTV tại Chõu Âu sử dụng cụng nghệ DVB-S2.
Hiện nay, DVB-S2 đang được Tập đoàn Bưu chớnh Viễn thụng Việt Nam ứng dụng phỏt thử nghiệm truyền hỡnh cú độ phõn giải cao HDTV trờn 2 vệ tinh IOR60 và Asiasat-5 (100.5 độ Đụng). Theo kế hoạch trong Hội nghị ASEAN 17 diễn ra tại Việt Nam (năm 2010), cỏc chương trỡnh tại cỏc Hội nghị này sẽ được truyền dẫn bằng HDTV sử dụng cụng nghệ DVB-S2.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 81 -
CHƯƠNG IV: TRIỂN KHAI GIẢI PHÁP VÀ ĐÁNH GIÁ KIỂM CHỨNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TRUYỀN HèNH SỐ QUA VỆ TINH CHO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THễNG VIỆT NAM (VNPT)
Thu phỏt hỡnh quốc tế là một trong cỏc dịch vụ viễn thụng quan trọng của Cụng ty Viễn thụng Quốc tế. Nú khụng chỉ kinh doanh đơn thuần mà cũn cú nhiệm vụ chớnh trị quan trọng là quảng bỏ hỡnh ảnh đất nước, con người Việt Nam đến với bạn bố quốc tế thụng qua cỏc hóng thụng tấn bỏo chớ nước ngoài. Trong những năm qua, hệ thống thu phỏt hỡnh quốc tế của Trung tõm Viễn thụng Quốc tế khu vực 1 thường xuyờn được nõng cấp, bổ sung thờm cỏc thiết bị đầu cuối thu phỏt hỡnh và cỏc thiết bịđo đểđỏp ứng được cỏc yờu cầu của khỏch hàng, phục vụ tốt cỏc sự kiện chớnh trị trọng đại của đất nước, được bạn bố quốc tếđỏnh giỏ cao.
4.1 Triển khai giải phỏp bằng lý thuyết24
4.1.1 Mạng thu phỏt hỡnh quốc tế của Trung tõm Viễn thụng Quốc tế khu vực 1
Đặc điểm của truyền hỡnh số qua vệ tinh:
• Tất cả cỏc tớn hiệu hỡnh, tiếng, số liệu của mỗi chương trỡnh trong kờnh được nộn độc lập. Tớn hiệu hỡnh và tiếng được nộn theo tiờu chuẩn MPEG-2. Tiếp theo, tất cả cỏc tớn hiệu sau khi nộn được ghộp thành một dũng bit tớn hiệu. Ởđõy sử dụng nguyờn tắc “Multiplex thống kờ”, cú nghĩa tốc độ bit của cỏc chương trỡnh khỏc nhau phụ thuộc vào nội dung hỡnh ảnh trong cỏc chương trỡnh. Bộ ghộp kờnh Multiplexer ưu tiờn tốc độ bit cho cỏc chương trỡnh phức tạp cú tốc độ bit lớn hơn và giảm tốc độ bit cho cỏc chương trỡnh khỏc ớt phức tạp hơn tại cựng thời điểm. Dũng dữ liệu bao gồm chuỗi cỏc gúi tin cú cỏc byte tiờu đề và byte tin tức. Tiờu đề cho phộp nhận dạng tớn hiệu được truyền trong gúi và cỏc chương trỡnh cú liờn quan
24Đỗ Hoàng Tiến, Dương Thanh Phương (2004), Truyền hỡnh kỹ thuật số, NXB Khoa học và kỹ thuật,tr.450 -458.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 82 -
đến nú. Cỏc khối nhận dạng tin được truyền trong gúi và chương trỡnh cú liờn quan đến nú.
• Bảo hiểm lỗi truyền: Nhiễu sinh ra trong cỏc linh kiện điện tử và cỏc can nhiễu khỏc luụn phỏ tớn hiệu hữu ớch, cần truyền và gõy ra sai. Trong kỹ thuật truyền dẫn và xử lý tớn hiệu số để chống nhiễu cú khỏi niệm là “mó sửa sai”. Người ta cài vào dũng dữ liệu một số loại mó để nếu xảy ra hiện tượng sai, đầu thu cú thể phỏt hiện và sửa được sai.
• Tiếp theo, tớn hiệu số sẽđược điều chế số QPSK: Dũng tớn hiệu phải cú súng cao tần cừng đi bằng cỏch điều chế. Trong trạm phỏt lờn vệ tinh sử dụng điều chế pha và chủ yếu dựng điều chế QPSK. Quỏ trỡnh điều chế của trạm này được thực hiện ở tần số trung tần 70MHz (hoặc 140MHz).
• Sau đú tần số trung tần sẽđược chuyển lờn cao tần bằng phương phỏp truyền thụng và phỏt lờn vệ tinh.
• Hệ thống khuếch đại cụng suất: Súng vụ tuyến điện truyền trong khụng gian đều bị suy giảm, vỡ vậy phải khuếch đại đến cường độ đủ mạnh. Súng cú tần số càng cao thỡ suy giảm trong khụng gian và suy giảm trong mõy mưa càng lớn.Cụng suất thực tế khi phỏt cỏc chương trỡnh phụ thuộc vào:
* Số lượng chương trỡnh đang phỏt, nếu nhiều chương trỡnh thỡ cụng suất phải lớn, ngược lại phỏt ớt chương trỡnh, cụng suất giảm đi.
* Chất lượng chương trỡnh, nếu tất cả cỏc chương trỡnh đũi hỏi chất lượng cao (vận tốc bit lớn) thỡ cụng suất phỏt phải tăng. Nếu cỏc chương trỡnh cú cụng suất vừa phải (vận tốc bit thấp), thỡ cụng suất phỏt khụng cần phải tăng cao.
* Nếu trời cú mưa, nhất là mưa rào, súng bị suy giảm mạnh thỡ cụng suất phỏt phải tăng lờn để bự lượng súng bị mất trong vựng mưa.
* Nếu anten parabol phỏt cú kớch thước bộ, độ tăng ớch thấp, thỡ cụng suất phỏt phải cao.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 83 -
• Hệ thống anten và điều khiển anten: Anten phỏt phải hướng đỳng và chớnh xỏc tới vệ tinh cần truyền. Vệ tinh treo lơ lửng trong khụng gian, cỏch trỏi đất khoảng 36.000km, chuyển động xung quanh trỏi đất bằng vận tốc tự quay quanh trục của trỏi đất và luụn đi cựng trỏi đất. Từ trỏi đất nhỡn lờn thấy vệ tinh đứng yờn, nờn gọi là vệ tinh địa tĩnh.
Mạng lưới thu phỏt hỡnh quốc tế của Trung tõm Viễn thụng Quốc tế khu vực 1
gồm cú:
• Phũng thu phỏt hỡnh quốc tế của trung tõm 1 (TOC) đặt tại tầng 1 tũa nhà VNPT, 02 xe phỏt hỡnh lưu động Flyaway và cỏc cặp thiết bị viba hỡnh.
• Trạm mặt đất HAN-01A phỏt hỡnh qua vệ tinh IOR60 và trạm Teleport phỏt hỡnh qua Vinasat-1 do Đài Quế Dương (QDG) quản lý.
• 01 trạm mặt đất anten 4.5m phỏt hỡnh qua vệ tinh Asiasat-5 (100.5 độ Đụng) do Đài Hoa Sen (HSN) quản lý.
• Cỏc tuyến truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh qua SDH kết nối qua Đài chuyển mạch quốc tế:
+ 02ìSTM-1 kết nối TOC1 - QDG + 02ìSTM-1 kết nối TOC1 - HSN
+ 01ìSTM-1 kết nối TOC1 - TOC2 (trung tõm 2 – thành phố Hồ Chớ Minh) + 01ìSTM-1 kết nối TOC1 - TOC3 (trung tõm 3- Đà Nẵng)