Chương 2 TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB –T
2.4. Các thông số đo kiểm tra
2.4.1. Độ chính xác tần số RF
- Mục đích: Nhằm xác định độ chính xác của tần số cao tần (RF) trong q trình xử lý tín hiệu trong hệ thống OFDM.
- Giao diện: Ngõ ra hai khối nâng tần và khuếch đại công suất.
- Phương pháp: Các sóng mang ngồi cùng trong tín hiệu DVB-T là các sóng mang hoa tiêu liên tục. Các tần số này được đo (nếu cần thiết thì sử dụng nguồn tham chiếu có độ chính xác cao) và tính trung bình của hai giá trị.
2.4.2. Độ chọn lọc
- Mục đích: Nhằm nhận biết khả năng loại bỏ can nhiễu ngoài kênh máy thu. - Giao diện: Việc đo – kiểm tra mức tín hiệu đầu vào và can nhiễu được thực hiện tại ngõ vào máy thu và sử dụng ngõ ra hai khối giải mã trong và giải mã tráo ngoài cho bộ kiểm tra BER.
- Phương pháp: Công suất đầu vào được điều chỉnh đến 10db trên mức công suất tối thiểu. Ngưỡng C/I cần thiết để đảm bảo “hầu như khơng có lỗi” (QEF) sau bộ giải mã RS (BER < 10-4 trước bộ giải mã RS) được đo như một hàm số của tần số can nhiễu CW (continuous wave).
2.4.3. Phạm vi điều khiển tự động tần số
- Mục đích: Nhằm xác định dải tần số trong khoảng đó máy thu có thể đồng bộ được.
- Giao diện: Kiểm tra tín hiệu ngõ vào máy thu (test), và kiểm tra đồng bộ dòng truyền tải TS ở ngõ ra máy thu.
- Phương pháp: Cho một tín hiệu vào đầu vào máy thu với mức 10db trên mức công suất tối thiểu. Tín hiệu được dịch tần số theo từng bước tới giá trị danh định, lỗi byte đồng bộ (Sync byte error) được thiết lập ngay khi byte đồng bộ đúng (0x47) không xuất hiện sau 188 hoặc 204 byte. Điều này rất cần thiết bởi cấu trúc đồng bộ được sử dụng trong tồn bộ d6ay chuyền từ bộ mã hóa đến bộ giải mã. Hơn nữa việc kiểm tra phải được thực hiện đối với từng byte vì điều này có thể khơng nhất thiết phải được thực hiện ở bộ mã hóa.
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam
Lâm Việt – Lớp CCVT05A 34
2.4.4. Công suất RF/IF
- Mục đích: Để đo cơng suất tín hiệu hoặc cơng suất mong muốn. - Giao diện: Từ ngõ ra khối D/A máy phát đến ngõ vào khối A/D máy thu.
- Phương pháp: Cơng suất tín hiệu được định nghĩa bằng cơng suất trung bình của tín hiệu và được đo bởi bộ cảm ứng công suất nhiệt. Khi sử dụng máy phân tích phổ hoặc máy thu chuẩn cần tích hợp cơng suất tín hiệu bên trong dải thơng của tín hiệu.
2.4.5. Cơng suất tạp nhiễu
- Mục đích: Để đo công suất tạp nhiễu, nhân tố suy giảm chất lượng đáng kể trong mạng truyền dẫn.
- Giao diện: Từ ngõ vào máy thu đến khối A/D.
- Phương pháp: Cơng suất tạp nhiễu (cơng suất trung bình), hoặc cơng suất khơng mong muốn có thể đo bằng máy phân tích phổ (ngồi dịch vụ). Cơng suất tạp nhiễu được xác định trong dải thơng của tín hiệu OFDM (n x fSPACING).
2.4.6. Độ nhạy máy thu/ dải động đối với kênh gaussian
- Mục đích: Nhằm xác định cơng suất đầu vào tối đa và tối thiểu đối với hoạt động bình thường của máy thu để phục vụ công tác quy hoạch.
- Giao diện: Kiểm tra tín hiệu đầu vào máy thu và kiểm tra BER trước RS ở ngõ vào và ngõ ra của khối Giải mã tráo ngồi.
- Phương pháp: Đo cơng suất đầu vào tối đa và tối thiểu ứng với sau bộ giải điều chế RS (tức là BER <10-4
trước giải mã RS). Dải động là hiệu của hai giá trị.
2.4.7. Hiệu suất cơng suất
- Mục đích: Để so sánh hiệu suất tổng thể của các máy phát số DVB. - Giao diện: Ngõ ra khối Khuếch đại công suất bên máy phát.
- Phương pháp: Hiệu suất công suất là tỉ số giữa công suất ra của tín hiệu truyền hình số DVB trên tổng cơng suất tiêu thụ của tồn bộ dây chuyền từ đầu vào dòng truyền tải (TS) đến đầu ra tín hiệu cao tần RF bao gồm tất cả thiết bị cần thiết để hoạt động như quạt, biến áp.v.v…Kênh công tác và điều kiện môi trường cần được xác định rõ.
2.4.8. Can nhiễu liên kết
- Mục đích: Để xác định bất kỳ can nhiễu liên kết nào có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của việc phân tích I/Q hoặc đo, kiểm tra BER.
- Giao diện: Từ ngõ vào máy thu đến ngõ vào khối A/D.
- Phương pháp: Phép đo được thực hiện bằng máy phân tích phổ. Độ phân giải của dải thông được suy giảm theo từng bậc (stepwise) sao cho mức hiển thị của sóng mang đã điều chế (và tín hiệu hoa tiêu khơng điều chế do ảnh hưởng của khoảng bảo vệ) bị giảm. Can nhiễu CW không bị ảnh hưởng bởi q trình này và có thể nhận biết bằng cách tính trung bình tích hợp.
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam
Lâm Việt – Lớp CCVT05A 35
2.5 Mơ phỏng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T bằng Simulink/Matlab 2.5.1 Sơ đồ khối
Hình 2.15. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T
2.5.2 Chức năng các khối
- Khối phát Random Interger: Nguồn phát dữ liệu ngẫu nhiên 256 mức để
đưa vào hệ thống mô phỏng. Dữ liệu phát là kiểu số nguyên, phát theo từng khung, mỗi khung 188 mẫu.
Hình 2.16. Thơng số khối phát Random Interger
- Khối mã hóa Reed-Solomon thu gọn và giải mã hóa RS: Bộ mã ngồi sử dụng Reed-Solomon (204, 188, 8) để mã hóa chống lỗi. Với T=8 tức là có thể sửa tối đa 8 byte trên mỗi khung truyền. 204 byte là độ dài khung chống lỗi. K=188 byte dữ liệu. Bộ giải mã có tác dụng tách gói sửa lỗi RS (204,188, 8) ra khỏi khung truyền.
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam
Lâm Việt – Lớp CCVT05A 36
Hình 2.17. Khối mã hóa Reed-Solomon
- Bộ chèn xoắn ngoài/giải chèn xoắn ngồi: Các gói bảo vệ chống lỗi sẽ được chèn xoắn với I=12 (độ sâu chèn), N=204, M=17=204/12. Sau khi đi qua khối chèn xoắn, dữ liệu đầu ra được chuyển đổi thành dạng bit thay vì dạng số nguyên ở đầu vào.
Hình 2.18. Bộ chèn/giải chèn xoắn ngồi
Khối chèn xoắn ngoài gồm 2 khối nhỏ: chèn xoắn và chuyển đổi số nguyên sang bit
- Khối mã hóa chập/Giải mã chập bằng giải thuật Viterbi: Sau khi chèn xoắn, các khung bit sẽ được mã chập xây dựng dựa trên 1đa thức sinh hoặc 1 sơ đồ chuyển trạng thái đặc trưng. Phần giải mã sẽ dùng giải thuật Viterbi để giải mã chập.
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam
Lâm Việt – Lớp CCVT05A 37
Hình 2.19. Khối mã hóa chập
- Khối chèn nội DVB-T/giải chèn nội DVB-T: Các bit sau khi được mã chập sẽ được đưa vào bộ chèn nội DVB-T, sau đó được ghép lên các symbol. Bộ giải chèn làm nhiệm vụ ngược lại chuyển từ symbol về dạng bit và giải chèn bit.
Hình 2.20. Khối chèn/giải chèn nội
- Khối điều chế tín hiệu 64-QAM/giải điều chế 64-QAM: đây là quá trình xử lý phức tạp nhất, symbol (1 cụm 6 bit) sẽ ánh xạ lên chòm sao điều chế (khối Mapper), sau đó các tín hiệu sẽ được chuyển đổi thành các xung tương tự. Tại đầu thu, khối giải điều chế 64-QAM sẽ làm nhiệm vụ ngược lại của khối điều chế để tách các bit ra từ các symbol.
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam
Lâm Việt – Lớp CCVT05A 38
Hình 2.21. Khối điều chế 64-QAM
- Khối thu/phát sóng OFDM: đây là khối quan trọng nhất trong mô phỏng DVB-T, bao gồm các khâu sau:
+ Kênh Gauss trắng cộng tính AWGN: mơ phỏng tạp âm trên đường truyền. + Khối Display: Khối hiển thị các thông số: tỉ lệ lỗi bit BER, số bit lỗi, tổng số bit nhận được.
+ Khối Scatter plot: xem giản đồ chòm sao sau khi truyền. + Khối Scope: xem dạng sóng mang trước và sau khi truyền.
+ Khối chuyển đổi bit thành số nguyên và ngược lại, khối tính tốn lỗi.
2.5.3 Kết quả mơ phỏng và kết luận
Sau khi chạy demo với các thông số mặc định ta thu được kết quả sau:
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam
Lâm Việt – Lớp CCVT05A 39
Hình 2.23. Giản đồ chịm sao điều chế QAM
Hình 2.24. Xác suất lỗi bit sau khi giải mã chập
Hình 2.25 Xác suất lỗi bit sau khi giải mã RS
Truyền hình số mặt đất DVB-T làm một trong những ứng dụng của công nghệ OFDM. Với khả năng chống hiệu ứng đa đường động rất tốt, OFDM đã tạo cho ngành truyền hình số 2 tiêu chuẩn đó là:
- Khả năng thu di động các dịch vụ truyền hình quảng bá. - Khả năng tạo một mạng đơn tần trong phạm vi rộng.
OFDM là công nghệ cho phép ghép kênh tiết kiệp phổ hơn. Tín hiệu truyền trên kênh truyền mặt đất bị ảnh hưởng bởi rất nhiều hiệu ứng: nhiễu xung, fading, nhiễu kênh chung, kênh đa đường…nhưng vấn đề quan tấm nhất là ảnh hưởng của các tín hiệu trễ lên tín hiệu gốc gây giao thoa ký hiệu.
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam
Lâm Việt – Lớp CCVT05A 40
Chương 3
ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TẠI VIỆT NAM
3.1. Tình hình phát triển truyền hình số mặt đất trên thế giới
Ra đời vào cuối thập kỷ 90, truyền hình số mặt đất đang ngày càng được chấp nhận, phát triển rộng rãi và trở thành xu thế không thể thay đổi của truyền hình thế giới trong tương lai.
Hiện nay, đang thịnh hành 3 tiêu chuẩn cho truyền dẫn truyền hình số mặt đất là DVB-T của châu Âu, ATSC của Mỹ và ISDB-T của Nhật Bản. Số liệu thống kê cho thấy cho tới nay, trong tổng số 38 nước chọn lựa tiêu chuẩn phát hình số mặt đất, đã có 32 nước chọn tiêu chuẩn DVB-T của châu Âu (chiếm 84%), 5 nước chọn tiêu chuẩn ATSC của Mỹ (chiếm 13%) và duy nhất Nhật Bản sử dụng công nghệ ISDB-T. Trong các hệ phát hình số mặt đất, tiêu chuẩn châu Âu DVB-T tỏ ra có nhiều ưu điểm và được hầu hết các nước trên thế giới chấp nhận.
Anh là nước tiên phong triển khai phát hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T (từ 15/11/1998). Sau đó một thời gian ngắn, một loạt quốc gia châu Âu như Anh, Thuỵ Ðiển, Australia, Tây Ban Nha, Singapore, Na Uy, Hà Lan, cùng Nam Phi, Australia, Singapore đã triển khai phát số theo hệ DVB-T trên diện rộng. Đến nay, hầu hết châu Âu, châu Đại dương, châu Phi và nhiều nước khác cũng đã triển khai truyền hình số.
3.2. Truyền hình số mặt đất tại Việt Nam
3.2.1 Lý do Việt Nam lựa chọn chuẩn DVB-T
Tại Việt Nam, xu hướng chuyển đổi phát hình số DVB-T đang diễn ra rất nhanh từ năm 2000 ở các thành phố lớn như Hà Nội, TP HCM, Bình Dương, Tiền Giang, Hải Phịng, Quảng Ninh, Thái Ngun, Thái Bình…
Về mảng thiết bị truyền hình, hiện nay Bộ Thơng tin và Truyền thơng mới bắt tay vào việc xây dựng các tiêu chuẩn/quy chuẩn kỹ thuật cho lĩnh vực này. Đây là mảng đòi hỏi phải xây dựng được hệ thống các tiêu chuẩn phục vụ cho công tác quản lý chuyên ngành cũng như để giải quyết vấn đề can nhiễu giữa chủng loại thiết bị này với nhau và giữa các hệ thống truyền hình với các hệ thống thơng tin khác.
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam
Lâm Việt – Lớp CCVT05A 41
Hình 3.1. Phạm vi phủ sóng DVB – T tại Việt Nam
Có rất nhiều lý do để hệ thống truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB – T được chọn để triển khai ở Việt Nam:
- Hệ thống truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB – T phù hợp với địa hình có nhiều đồi núi tại Việt Nam. Trong đó đáng kể là việc triển khai các mạng
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam
Lâm Việt – Lớp CCVT05A 42
DVB – H và các mạng đơn tần SFN.
- Hệ thống truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB – T thích hợp với truyền hình tương tự hệ PAL hiện đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. Điều này giúp tiết kiệm chi phí, có thể phát triển dựa trên nền tảng truyền hình tương tự. Ngồi ra nó cịn phù hợp với mạng điện lưới 220v, 50 Hz tại Việt Nam.
- Việt Nam là nước đang phát triển và đang trong xu thế hội nhập quốc tế. Việc triển khai hệ thống truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB – T giúp Việt Nam có thể thuận lợi trao đổi, tiếp thu những tiến bộ khoa học kỹ thuật trong việc triển khai và sử dụng truyền hình số DVB - T từ rất nhiều nước đang sử dụng hệ truyền hình này.
- DVB-T phù hợp với dải băng tần 8 MHz đang sử dụng tại VIỆT NAM và phù hợp với tiêu chuẩn phát số qua vệ tinh của châu Âu đang sử dụng tại VIỆT NAM (DVB-S).
3.2.2 Quá trình phát triển
Từ năm 1998, VTC đã quyết định chọn công nghệ DVB-T cho mục đích thử nghiệm trên cơ sở đánh giá tổng hợp các tiêu chí về kỹ thuật, kinh tế và xu thế phát triển của công nghệ trên thế giới.
Với tiêu chuẩn đã lựa chọn là DVB-T, VTC đã tiến hành thử nghiệm chuyển đổi máy phát hình Analog sang phát hình số cơng suất vừa, để triển khai phát thử nghiệm trên diện hẹp từ tháng 12/2000. Việc thử nghiệm này đã cho kết quả tốt.
Để chuẩn bị áp dụng kỹ thuật phát hình số trên tồn quốc, VTC đã được Đài Truyền hình Việt Nam giao nhiệm vụ phát thử nghiệm phát hình số trên diện rộng tại địa bàn Hà Nội và các vùng lân cận. Sau đó, VTC đã phối hợp với Đài PTTH Bình Dương và Đài TH TPHCM thử nghiệm tại hai địa phương này.
Từ cuối năm 2000 VTC đã đưa ra giải pháp thu tín hiệu truyền hình số bằng bộ chuyển đổi tín hiệu số/tương tự, cho phép thu truyền hình số bằng tivi analog thơng thường. Từ đó đến nay VTC đã khơng ngừng hồn thiện thiết kế các chủng loại đầu thu số. Qua 3 năm thử nghiệm cho thấy đầu thu do VTC sản xuất hồn tồn có thể thoả mãn các chương trình quảng bá ở các chế độ phát khác nhau.
Bên cạnh đó, nhận thấy Việt Nam là nước có mật độ xe ơ tơ lưu hành khá lớn, VTC cũng đang triển khai để thử nghiệm dịch vụ phát thu di động trên các phương tiện giao thông tại Hà Nội, nhằm mục đích để người đang di chuyển trên ơ tơ cũng có thể xem truyền hình số. Như vậy truyền hình số sẽ được phát triển và sử dụng rộng rãi hơn.
VTC được phép phát sóng các chương trình truyền hình và phát thanh quảng bá phục vụ nhiệm vụ cơng ích trong cơng tác thơng tin, tuyên truyền của Đảng và Nhà nước; các chương trình phục vụ nhu cầu thơng tin, giải trí của nhân dân.
Các hệ chương trình VTC được phép cung cấp là các chương trình quảng bá được phát thẳng, trực tiếp (các chương trình của Đài phát thanh, truyền hình quốc
Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam
Lâm Việt – Lớp CCVT05A 43
gia, Đài phát thanh, truyền hình các tỉnh, thành phố thuộc Trung ương). Hệ các chương trình truyền hình nước ngồi được biên tập, biên dịch phù hợp với các quy định và hệ các chương trình do Ban biên tập truyền hình kỹ thuật số VTC thuộc cơng ty VTC sản xuất. Những hệ chương trình này đều phải tuân thủ theo quy định của Luật báo chí.
Cuối quý 4 năm 2004 đầu quý 1 năm 2005 VTC đã tiến hành xây dựng