2.1 Số lượng chương trình truyền qua một kênh
Một kênh truyền cĩ dải thơng nhất định cho phép truyền một số lượng chương trình truyền hình. Việc chọn số chương trình truyền phụ thuộc vào các vấn đề sau:
2.1.1 Độ rộng kênh
Để xác định độ rộng kênh cĩ thể truyền được tín hiệu số cĩ tốc độ lớn nhất là bao nhiêu cần dựa vào định lý Shannon. Định lý này xác định sự phụ thuộc của tốc độ bit cực đại vào băng thơng của kênh truyền (với tỉ số S/N chuẩn). Để truyền tín hiệu cĩ tốc độ bit C (Mbps) thì yêu cầu băng thơng W (MHz) của kênh phải lớn hơn hoặc bằng 3/4 tốc độ bit, W ≥ 3/4C. Vậy với băng thơng W thì ta cĩ thể truyền tín hiệu số cĩ tốc độ bit lớn nhất là C=4/3W. Ví dụ với băng thơng 8 MHz thì tốc độ bit lớn nhất là 4/3x8=10,7 Mbps cĩ thể truyền qua nĩ.
2.1.2 Dạng điều chế số
Khi dùng điều chế số ta thường gặp khái niệm dải thơng hiệu dụng. Với các dạng điều chế số ta cĩ các dải thơng hiệu dụng như sau:
Dạng điều chế số
Dải thơng hiệu dụng
η (Mbps/Hz) Băng thơng W (MHz) Tốc độ bit cực đại C =4/3xWxη (Mbps) 8 8,00 2-PSK 0,75 6 6.00 8 16,00 4-PSK 1,50 6 12,00 8 24,00 8-PSK 2,25 6 18,00 8 32,00 16-PSK 3,00 6 24,00 8 21,76 32-QAM 2,04 6 16,32 8 35,84 64-QAM 3,36 6 26,88 128-QAM 4,68 8 49,92
6 37,44
8 64,00
256-QAM 6,00
6 48,00
Bảng 4.1: Dải thơng hiệu dụng
Ta thấy sử dụng mode điều chế càng cao thì tốc độ bit tăng nhưng dễ bị nhiễu. Khi chọn mode điều chế cần cĩ sự dung hồ giữa tốc độ bit và tính chống nhiễu của dịng bit.
2.1.3 Tốc độ sửa lỗi FEC
Tín hiệu điều chế thường được xử lý bằng các mã đặc biệt để cho phía máy thu (IRD hoặc set-top-box) cĩ thể kiểm tra các bit thơng tin được gởi đi cĩ thu đúng hay khơng. Kỹ thuật sữa lỗi tiến (gởi thơng tin sửa lỗi trước đến máy thu cùng với dữ liệu gốc) tạo tín hiệu cĩ khả năng chống nhiễu tốt hơn hẳn so với truyền số khơng cĩ mã đặc biệt.
Các thực nghiệm mã hố trước đây đã so sánh chỉ tiêu của tin tức được mã so với khơng mã và thấy sự cải thiện tín hiệu này là khoảng 3,3 dB. Ngồi ra, một bộ mã hố sử dụng cả hai kỹ thuật mã hố khác nhau sẽ tạo ra độ lợi bổ sung. Trong kỹ thuật FEC người ta dùng các symbol dư bổ sung vào tin tức gốc. Mặc dù điều này làm tăng tốc độ truyền tồn bộ và yêu cầu dải thơng lớn hơn, nhưng các symbol dư tăng cường tính thống nhất của tin tức, ngăn ngừa khơng cho tạp kênh che khuất các symbol để phá bỏ sự thống nhất của tín hiệu cĩ ích. Các bộ giải mã dùng các symbol FEC để phục hồi dữ liệu sau khi tin tức đã được thu.
Một dạng mã FEC được gọi là mã Viterbi được biểu thị bằng tỉ số ví dụ như 1/2, 3/4 hoặc 7/8. Tử số biểu thị số symbol gốc ở đầu vào bộ mã hố, cịn mẫu số biểu thị số symbol cĩ sửa lỗi ở đầu ra bộ mã hố. Do vậy FEC 7/8 cĩ nghĩa là cĩ 8 symbol truyền đi trong đĩ cĩ 7 symbol là dữ liệu và 1 symbol để sửa lỗi.
Một dạng mã FEC khác là Reed-Solomon. Mã này bổ sung các symbol dư vào các chuỗi hoặc các khối số nhị phân. Reed-Solomon dùng 188 byte trong mỗi khối 204 byte để truyền thơng tin gốc. Số cịn lại được dùng để gởi các bit kiểm tra đến IRD để trợ giúp việc sửa lỗi truyền.
Bộ giải mã Reed-Solomon dùng thuật tốn để giải quyết đồng thời một tập hợp các chương trình đại số dựa trên biểu hiện kiểm tra chẵn từ khối thu được.
2.1.4 Dịch vụ truyền
Một dịng truyền tải (TS) MPEG-2 hay MPEG-4 cĩ thể chứa nhiều chương trình truyền hình cùng với audio chính, các audio phụ, dữ liệu truy cập cĩ điều kiện, các dữ liệu phụ như teletext, kết nối internet. Yêu cầu về tốc độ với từng loại khác nhau. Ví dụ phim chất lượng VHS cĩ thể truyền ở tốc độ bit 1,5 Mbps, tin tức và chương trình tivi khoảng 3,4 – 4 Mbps, quảng bá chất lượng cao (studio) ở tốc độ hơn 8 Mbps.
Tốc độ dữ liệu MPEG-2 cho các thể loại chương trình như sau:
Loại dịch vụ Tốc độ dữ liệu
Các dịch vụ video :
Truyền hình độ phân giải cao (HDTV) 14 - 20 Mbps
Truyền hình chất lượng studio (CCIR 601) 8,064 Mbps
Truyền hình cĩ tỉ lệ khơng hình 16:9 5,760 Mbps
Truyền hình thể thao trực tiếp 4,608 Mbps
Chương trình phim quảng bá 3,456 Mbps
Chương trình phim pay-per-viwe 3,152 Mbps
Các dịch audio musicam:
Mono 128,00 Kbps
Stereo 256,00 Kbps
Một cặp stereo 512,00 Kbps
Dữ liệu số 96,00 Kbps
Dữ liệu điều kiển 30,72 Kbps
Bảng 4.2: Bảng tốc độ dữ liệu của các loại dịch vụ
2.1.5 Vấn đề dung hồ gĩi tín hiệu số
Tốc độ symbol thường hay thay đổi từ một gĩi số này tới gĩi số tiếp theo. Tốc độ cực đại cĩ thể đạt được là một hàm của dải thơng kênh, thơng thường ta cĩ thể tính tốc độ symbol cực đại bằng độ rộng dải thơng chia cho 1,2 (con số 1,2 hay 1,3
để chỉ ra rằng trong thực tế dải thơng truyền nhỏ hơn dải thơng kênh do các bộ lọc truyền khơng lý tưởng).
Ví dụ đối với đường truyền vệ tinh cĩ dải thơng transponder 36 MHz, tốc độ symbol cực đại là 48 Msps. Giả sử dùng tốc độ FEC 3/4 thì tốc độ bit là:
48 Msps x 2(1 symbol là 2 bit, điều chế QPSK) = 96Mbps. 96 Mbps x 3/4 (tốc độ FEC inner code) = 72 Mbps.