3.5.1 Các thông số mở rộng FFT.
DVB-T2 cho phép mở rộng kích thƣớc FFT lên thành: 1K,2K,4K,8K,16K và 32K. Tăng kích thƣớc FFT đồng nghĩa với việc làm hẹp khoảng cách giữa các sóng mang và làm tăng chu kỳ symbol, việc này làm tăng can nhiễu giữa các symbol và làm giảm giới hạn tần số cho phép đối với hiệu ứng doppler,mặt khác chu kỳ symbol dài hơn có nghĩa là tỷ lệ khoảng bảo vệ nhỏ hơn đối với cùng giá trị
tuyệt đối của khoảng bảo vệ trên trục thời gian tỷ lệ khoảng bảo vệ bằng 1/128 trong DVB- T2 cho phép 32K sử dụng khoảng bảo vệ có cùng giá trị tuyệt đối 8K 1/32.
Thông số 1K 2K 4K 8K 16K 32K Số lƣợng sóng mang Ktoatal Chế độ thông thƣờng 853 1,705 3,409 6,817 13,633 27,625 Chế độ mở rộng NA NA NA NA NA NA Giá trị của các sóng mang kmin Chế độ thông thƣờng 0 0 0 0 0 0 Chế độ mở rộng NA NA NA 0 0 0 Giá trị của các sóng mang KmaX Chế độ thông thƣờng 852 1,704 3,408 6,816 13,632 27,624 Chế độ mở rộng NA NA NA 6,912 13,920 27,840 Số sóng mang có mode mở rộng Kext 0 0 0 48 144 288 Khoảng cách Tu 0124T 2048T 4096T 8192T 16384T 32768T Khoảng cách Tu ms 112 224 448 896 1792 3584 Chu kỳ 1/Tu(Hz) 8,929 4,464 2,232 1,116 558 279
Bảng 3.1: thông số kích thước FFT trong DVB-T2 /8MHz
Lựa chọn kích thƣớc FFT
Việc lựa chọn kích thƣớc FFT là rất quan trọng đối với hệ thống. Vì nếu tăng kích thƣớc FFT thì dẫn đến tăng khoảng bảo vệ -GI, điều này sẽ ảnh hƣởng đến khả năng phủ sóng trong mạng đơn tần. Kích thƣớc FFT lớn cần phải tính toán khoảng bảo vệ -GI hợp lý để đảm bảo chất lƣợng đƣờng truyền.
20% overhead
~ 6% overhead
Thu DVB- T2 di động, băng UHF hoặc băng tần cao UHF, với kích thƣớc FFT nhỏ thì khả năng chống lại hiệu ứng Dopper là tốt nhất.
Chọn kích thƣớc FFT=1K sẽ chống hiệu ứng Dopper là tốt nhất khi hoạt động trong băng L( 1,5 GHz) hoặc cao hơn, nếu sử dụng băng 1,7MHz. Vói tỷ lệ lấy mẫu thấp hơn, khoảng cách giữa các sóng mang là đảm bảo trong kênh 8 MHz.
Với phƣơng thức thu cố định angten thu đặt ngoài trời, băng tần VHF hoặc UHF, với tốc độ dữ liệu thu lớn, chọn chế độ FFT= 32K là thích hợp. Trong trƣờng hợp này các biến thể thời gian trong kênh đƣợc giảm thiểu, với FFT 32K sẽ cung cấp khả năng đạt tốc độ bit cao nhất có thể đạt đƣợc.
Với kích thƣớc FFT, giản đồ chòm sao và Code rate xác định. Hiệu ứng Doppler sẽ phụ thuộc vào độ rộng băng thông RF (giảm một nửa băng thông sẽ giảm 1 nửa khoảng cách giữa các sóng mang, kết quả hiệu ứng Doppler cũng sẽ giảm 1 nửa).
Mặt khác, hiệu ứng Doppler tỉ lệ nghịch với tần số RF và do đó tần số càng cao, hiệu ứng Doppler càng giảm do thời gi an đáp ứng kênh thay đổi nhanh chóng. Vì vậy, hiệu ứng Doppler cùng cần đƣợc tính toán cho các ứng dụng thu di động.
VHF Band III( khoảng 200 MHz) sử dụng chế độ 32K. Sử dụng kích thƣớc FFT= 8K với băng tần 800 MHz.
Sử dụng FFT= 32K là lựa chọn tối ƣu ở băng tần VHF, băng thông 7 MHz. Việc thực hiện trong thời gian khác nhau các kênh truyền hình cũng có thể bị ảnh hƣởng bởi sự lựa chọn.
Tóm lại: Việc tăng kích thƣớc FFT sẽ làm giảm hiệu ứng Doppler trong hệ thống
3.5.2Mở rộng băng thông
DVB-T2 cho phép mở rộng số lƣợng sóng mang sử dụng các chế độ: 8K, 16K và 32K đồng thời vẫn giữ băng thông giới hạn của kênh RF (8MHz). Chế độ này gọi là chế độ mở sóng mang, hình 3.18 biểu diễn phổ dày đặc của chế độ mở rộng sóng mang cho các chế độ FFT khác nhau.
Hình 4.2: Phổ tín hiệu DVB-T2 lý thuyết với khoảng bảo vệ- GI=1/8( Kênh 8MHz với chế độ sóng mang mở rộng 8K,16K,32K)
Độ lợi (gain) đạt đƣợc ở giữa 1.4% (8K mode) và 2,1% (32K mode). Hình 4.2 so sánh phổ của 2K so với 32K ở điều kiện bình thƣờng và 32K trong các chế độ sóng mang mở rộng. Sóng mang mở rộng có đặc tính tùy chọn, bởi lẽ với đặc tính này khó có thể đạt đƣợc mật đổ phổ (spectrum mask) cũng nhƣ tỷ số bảo vệ.
Trong DVB-T2, do số sóng mang của chế độ mở rộng đƣợc tăng cao, nên lƣu lƣợng dữ liệu truyền đi sẽ đƣợc tăng lên so với các chế độ sóng mang thông thƣờng trong DVB-T. Bảng 4.3 cho thấy độ lợi của chế độ mở rộng với các chế độ FFT khác nhau.
Mode sóng mang
FFT Thông thƣờng Mở rộng
Kích thƣớc Số sóng mang Số sóng mang Gain
1K 853 - 0,00% 2K 1,705 - 0,00% 4K 3,409 - 0.00% 8K 6,817 6,913 1,41% 16K 13,633 13,921 2,11% 32K 27,265 27,841 2,11%
Bảng 3.2: Tăng lưu lượng dữ liệu kênh truyền tương ứng với các chế độ sóng mang mở rộng
Pilot tán xạ:
Các tín hiệu pilot là các sóng mang không chƣa thông tin. Tuy nhiên trong quá trình truyền dẫn số truyền hình số, các tín hiệu Pilot lại đóng vai trò rất quan trọng vì căn cứ vào các tín hiệu pilot, đầu thu sẽ biết và nhận dạng đƣợc các thông tin mà bên phát đang truyền trên kênh: phân bố kênh, sửa lỗi pha chung (CPE), đồng bộ…
Trong DVB-T2 có các loại pilot khác nhau đƣợc sử dụng:
- Pilot liên tục (Continued pilot)
- Pilot tán xạ (Scattered pilot)
- Pilot P2
- Pilot kết thúc khung
Mục đích Pilot tán xạ:
Các pilot tán xạ đƣợc sử dụng trong DVB-T2 nhằm thực hiện các phép đo của kênh và ƣớc lƣợng đáp ứng kênh cho mỗi tế bào OFDM. Quá trình truyền dẫn tín hiệu pilot cần phải liên tục, đủ để chúng có thể biến thiên theo kênh nhƣ 1 hàm trên miền tần số và miền thời gian.
Pilot tán xạ đƣợc xác định từ trƣớc cả về biên độ và pha, và đƣợc “cấy” vào tín hiệu với khoảng cách đều nhau trên cả hai trục thời gian và trục tần số. Pilot tán xạ đƣợc sử dụng để đánh giá sự thay đổi chất lƣợng trên đƣờng truyền.
Khác với DVB-T sử dụng mẫu hình pilot tĩnh (static patten): độc lập với kích thƣớc FFT và khoảng bảo vệ, trong DVB-T2 đã tiếp cận một cách linh hoạt hơn, bằng cách đƣa ra 8 mẫu hình khác nhau để có lựa chọn, tùy thuộc vào kích thƣớc FFT và khoảng bảo vệ đối với mỗi khung đƣờng truyền riêng biệt.
Trong DVB-T2, có thể cho phép lựa chọn 1 trong 8 thông số pilot tán xạ khác nhau- PP( pilot patterns: từ PP1 đến PP8), tùy thuộc vào đặc tính của các kênh truyền
Việc lựa chọn PP phụ thuộc vào kích thƣớc FFT và tác động của hiệu ứng Doppler và ảnh hƣởng của nhiễu trong kênh cũng nhƣ ngoai kênh.
Các pilot tán xạ PP2,PP4,PP6 lặp lại trong mỗi chu kỳ symbol OFDM thứ hai (Dv)
bởi vậy chúng ta có thể chống lại hiệu ứng Doppler tốt nhất
Khoảng cách ngắn (Dx) của các pilot trong PP1 chứng tỏ các pilot tán xạ này
tốt nhất để chống lại can nhiễu do phản xạ của cùng 1 symbol- ISI (Inter- Symbol Interference). Trong đó PP6,PP7 dễ bị ảnh hƣởng bởi ISI.
Pilot tán xạ PP8 đƣợc đánh giá là phù hợp với quá trình thu cố định nhƣng không phù hợp với thu di động vì PP8 khó thực hiện do giới hạn của quá trình tráo thời gian. Việc lựa chọn tham số pilot tán xạ PP phù hợp là rất quan trọng, vì nó ảnh hƣởng đến việc tính toán giữa chất lƣợng và lƣu lƣợng dữ liệu cần truyền.
PP1 PP2 PP3 PP4 PP5 PP6 PP7 PP8 Ghi chú Dx 3 6 6 12 12 24 24 6 Khoảng cách giữa các sóng mang pilot riêng rẽ Dy 4 2 4 2 4 2 4 4 Độ dài của các Smbol 1/DxDy 8,33% 8,33% 4,17% 4,17% 2,08% 2,08% 1,04% 1,04% Hiệu suất của các pilot tan xạ Bảng 3.3. các dạng pilot tán xạ
3.6 Kết luận chƣơng:
Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2 (DVB-T2) đƣợc công bố tháng 2- 2009 ( sau DVB- S2 và DVB-C2 cho truyền hình số trên vệ tinh và truyền hình cáp). DVB-T2 sử dụng nhiều giải pháp kỹ thuật mới nhƣ: ống vật lý, băng tần phụ, các mode sóng mang mở rộng, MISO dựa trên Alamouti, symbol khởi đầu (P1,P2) mẫu hình tín hiệu pilot, chòm sao xoay… mục đích làm tăng độ tin cậy của kênh truyền và tăng dung lƣợng bít.Trên thực tế, DVB-T2 có khả năng truyền tải dung lƣợng bít lớn hơn DVB-T gần 50% đối với mạng đa tần (MFN) và thậm trí cao hơn hẳn so với mạng đơn tần (SFN). DVB-T2 là một hệ thống truyền hình số mặt đất lý tƣởng cho truyền hình có độ phân giải cao HDTV (high defination tilevision).
Việc phát triển chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai đã đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tế. Đó là sự gia tăng dung lƣợng băng thông giúp cung cấp cho ngƣời xem các dịch vụ truyền hình mới. Chuẩn DVB-T2 cũng có khả năng hỗ trợ các dịch vụ có thể trong tƣơng lai đồng thời hỗ trợ cơ hội cho các nhà quảng bá triển khai một chuỗi các dịch vụ HDTV trên môi trƣờng DTT.
CHƢƠNG IV: KIẾN NGHỊ ỨNG DỤNG ĐƢA CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 VÀO TỈNH TUYÊN QUANG
4.1 Thực trạng vùng phủ sóng DVB-T tại Tỉnh Tuyên Quang 4.1.1: Vùng phủ sóng.
Bản đồ vùng phủ sóng DVB-T tại Huyện Chiêm Hóa- Tuyên Quang
Tính đên thời điểm hiện nay công nghệ truyền hình số VTC Việt Nam duy nhất đặt máy phát truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn DVB-T tại Đài Truyền Thanh- Truyền Hình Huyện Chiêm Hóa tỉnh Tuyên Quang với công suất P= 120W, với 2
gói kênh với tần số f1= 474MHz, f2= 482MHz.
Với tần số và công suất này, ta rễ nhận thấy vùng phủ (Đƣờng kính 5 km- ứng với địa hình bằng phẳng can nhiễu xung đột ít). Ở đây với huyện vùng cao của tỉnh Tuyên Quang, qua kết quả khảo sát trên địa bàn thì vùng phủ và chất lƣợng không đạt kết quả nhƣ ban đầu do:
- Địa hình đồi núi nhiều tỉ lệ can nhiễu xung đột tƣơng đối lớn - Mật độ dân cƣ thƣa thớt số gia đình sử dụng hạn chế
4.1.2: Chất lƣợng vùng phủ:
Kết quả khảo sát thực tế trên địa bàn sử dụng Tivi công nghệ truyền hình số mặt đất DVB-T.( với 27 mẫu đƣợc chia làm 3 nhóm tính theo khoảng cách từ điểm phát đến điểm thu).
Lƣợt đo
Khoảng cách đo từ điểm phát đến điểm đo đƣờng kính <= 1km với P= 120W
( phát với 24 kênh )
Khoảng cách đo từ điểm phát đến điểm đo đƣờng kính < =3km với P= 120W
(phát với 24 kênh)
Khoảng cách đo từ điểm phát đến điểm đo đƣờng kính <=5km với P= 120W (Phát với 24 kênh) Chất lƣợng tín hiệu (%) Cƣờng độ tín hiệu(%) Chất lƣợng tín hiệu(%) Cƣờng độ tin hiệu(%) Chất lƣợng tin hiệu(%) Cƣờng độ tín hiệu(%) 1 98 95 56 78 40 65 2 89 90 59 83 42 60 3 85 93 60 80 45 63 4 87 90 55 79 40 55 5 88 93 57 79 35 48 6 86 91 56 81 37 52 7 90 94 64 86 40 67 8 91 97 62 81 38 64 9 95 93 62 80 41 67 10
Từ việc khảo sát rễ nhận thấy mặc dù với công suất P= 120W sẽ thu đƣợc chất lƣợng và độ rộng phủ không nhƣ nhà cung cấp. Chất lƣợng và cƣờng độ tín hiệu bị suy hao đáng kể. Để khắc phục các nhƣợc điểm công nghệ DVB-T còn tồn tại đồng thời phù hợp lộ trình số hóa truyền hình tôi kiến nghị đƣa công nghệ truyền hình số mặt đất DVB- T2 vào tỉnh Tuyên Quang.
4.2 Kiến nghị triển khai công nghệ truyền hình DVB-T2 tại Tuyên Quang 4.2.1 Lộ trình số hóa truyền hình số mặt đất
Quyết định 2451/ QĐ TTg ngày 27 tháng 12 năm 2011 của Thủ tƣớng chính phủ phê duyệt “ Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020”
Theo thông báo số 21/TB- BTTTT “ Kết luận của trƣởng ban chỉ đạo đề án số truyền hình Việt Nam tại phiên họp lần 4 của ban chỉ đạo(16/1/2014)”. Mục tiêu của quá trình số hóa:
Theo CV 1300/UBND- VX 14/6/2013 về việc xây dựng thực hiện đề án số hóa truyền hình mặt đất đến năm 2020 của tỉnh Tuyên Quang.
Chuyển đổi hạ tầng truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất từ tƣơng tự sang công nghệ số ( sau đây gọi là số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất) theo hƣớng hiện đại, hiệu quả, thống nhất về tiêu chuẩn công nghệ nhằm nâng cao chât lƣợng dịch vụ, tăng số lƣợng kênh chƣơng trình, nâng cao hiểu quả sử dụng tần số truyền hình, đồng thời giải phóng một phần tài nguyên tần số để phát triển các dịch vụ thông tin di động và vô tuyến băng rộng.
Mở rộng vùng phủ sóng truyền hình số mặt đất nhằm phục vụ tốt nhiệm vụ phát triển kinh tế, văn hóa xã hội, cung cấp các dịch vụ truyền hình đa dạng, phong phú chất lƣợng cao nhằm đạt đƣợc những nhu cầu và thu nhập của ngƣời dân đảm bảo thực hiện tốt nhiệm vụ chính trị, quốc phòng an ninh của Đảng và nhà nƣớc.
Hình thành và phát triển cho đƣờng truyền dẫn, phát sóng truyền hình số mặt đất nhằm thu hút nguồn nhân lực của xã hội để phát triển hạ tầng kỹ thuật truyền hình, trên cơ sở đảm bảo sự quản lý thống nhất hiệu quả của nhà nƣớc.
Tạo điều kiện để tổ chức và sắp xếp lại hệ thống các đài phát thanh, truyền hình theo hƣớng chuyên môn hóa, chuyên nghiệp hóa, hoạt động hiệu quả phân định rõ ràng hoạt động về nội dung thông tin với hoạt động về truyền dẫn phát sóng.
4.2.2 Kiến nghị lựa chọn công nghệ
Đứng trƣớc việc số hóa truyền hình, thay thế truyền hình analog sang truyền hình số, đồng thời qua việc khảo sát trên địa bàn sử dụng công nghệ truyền hình mặt đất DVB-T tôi đƣa ra một số kiến nghị lựa chọn công nghệ truyền hình số:
-Không phát triển thêm các hệ thống truyền hình mặt đất theo công nghệ cũ
chuẩn DVB-T2 bên cạnh các công nghệ đã có sẵn ( DVB-T, các tivi đã có hệ thống tƣơng thích chuẩn DVB-T2)
-Khi triển khai DVB-T2 cần phải quy hoạch thống nhất, thiết kế mạng đơn
tần và mạng đa tần.
-Với các hệ thống triển khai lắp đặt do đầu thu DVB-T2 chƣa phổ biến, giá
thành cao, với góc độ kinh tế chƣa phù hợp nhƣng điều quan trọng ở đây dựa trên xây dựng hệ thống DVB-T có sẵn đồng thời các tivi các nhà sản xuất đã sử dụng thiết bị tƣơng thích nhƣ một đầu thu DVB-T2, khi điều kiện cho phép dễ dàng chuyển sang công nghệ DVB-T2.
-Trong từng vùng để tăng dung lƣợng, tiết kiệm dải sóng mang và phục vụ
cho khả năng thu di động nên thiết lập hệ thống mạng đơn tần.
-Đối với khu vực đặc biệt núi cao nhƣ một số huyện trong tỉnh sóng truyền
hình khó đi xa, đồng thời cần đƣa vào hệ thống các chƣơng trình truyền hình địa phƣơng thì nên sử dụng mạng đa tần với các kênh liền kề.
-Để thực hiện đáp ứng nhu cầu có thể xem đƣợc nhiều kênh chƣơng trình,
tăng các loại hình dịch vụ, đặc biệt là các kênh HDTV, ngoài việc buộc phải chọn công nghệ DVB-T2 cần phải sử dụng công nghệ nén tín hiệu MPEG-4 AVC.
4.3 Kết luận chƣơng.
Phân tích đƣợc thực trạng sử dụng công nghệ truyền hình số mặt đất DVB-T tại Huyện Chiêm Hóa Tuyên Quang
- Đánh giá chất lƣợng vùng phủ cũng nhƣ mật độ vùng phủ - Thực hiện chủ trƣơng lộ trình số hóa của Chính Phủ ban hành
- Đƣa thành công công nghệ truyền hình số mặt đất DVB-T2 vào tỉnh Tuyên Quang giải quyết đƣợc bài toán:
- Điều kiện tự nhiên cũng nhƣ kinh tế của ngƣời sử dụng dịch vụ trong tỉnh. - Số lƣợng kênh truyền hình ra đời rất nhiều, việc sử dụng công nghệ truyền hình số mặt đất DVB-T2 phát thu đƣợc cùng 1 thời điểm 1 tần số là rất lớn đảm