Khi HDTV được giới thiệu tới người tiêu dùng trong nghành công nghiệp
điện tử ở Bắc Mỹ, SDTV và HDTV được so sánh bằng giá trị đo khác nhau,
bảng tóm tắt hình dưới căn cứ về sự khác biệt trong tỉ số màn ảnh giữa 4:3 và 16:9 so sánh được làm dựa theo chiều ngang nhau, chiều rộng bằng nhau,
đường chéo bằng nhau, và diện tích bằng nhau.
Tất cả các phép đo trên không thấy được cải tiến cơ bản trong HDTV: Đó là
độ nét cao, độ phân giải cao, không thêm 6 lần số điểm ảnh ở cùng một góc
nhìn, thay vào đó góc nhìn của một điểm ảnh được giữ ngun và tồn bộ ảnh bây giờ có thể chiếm vùng lớn hơn tầm nhìn của người xem. HDTV cho phép góc hình ảnh tăng đáng kể, So sánh chính xác giữa HDTV và truyền hình
thơng thường khơng được dựa vào khía cạnh tỷ lệ mà nó được dựa vào chi tiết bức ảnh.
Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ
NGHIÊN CỨU XU THẾ PHÁT TRIỂN CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH, CÁC CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH TIÊN TIẾN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM
Hình 18. So sánh tỉ số màn ảnh giữa tivi thường và HDTV: bằng nhau về chiều
cao, rộng, đường chéo, diện tích. Tất cả các phép đo trên khơng thấy
được cải tiến cơ bản trong HDTV: làm tăng số pixels (điểm ảnh). Tức là
Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ
NGHIÊN CỨU XU THẾ PHÁT TRIỂN CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH, CÁC CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH TIÊN TIẾN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM
2011 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 81
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI
ĐỘNG T-DMB, DVB-H VÀ CÁC TIÊU CHUẨN 3.1 Công nghệ truyền hình di động T-DMB
3.1.1 Tổng quan cơng nghệ T-DMB
Quảng bá đa phương tiện số mặt đất (T-DMB) là ứng dụng của DMB cho mạng mặt đất. T-DMB được phát triển dựa trên hệ tiêu chuẩn quảng bá phát
thanh số của châu Âu Eukera - 147 DAB. So với Eukera - 147 DAB, T-DMB có sự cải tiến bằng ứng dụng công nghệ MPEG - 4 để phân phối các dịch vụ truyền hình chất lượng cao ngay cả trong trường hợp người dùng di chuyển với tốc độ lớn. Hơn nữa T-DMB nâng cấp hoàn thiện các tiêu chuẩn dịch vụ dữ liệu của Eukera – 147 và bổ sung các công nghệ mới như là MPEG – 4 BIFS, Middleware, công nghệ tổ hợp của quảng bá và mạng không dây...
T-DMB được triển khai đầu tiên tại Hàn Quốc vào tháng 12 năm 2005. Đối với nhiều người DBM là công nghệ đầu tiên được thương mại hóa mà ở đó có sự hội tụ của các dịch vụ viễn thơng và quảng bá di động. T-DMB được sử dụng để phát quảng bá các dịch vụ phát thanh, truyền hình và dữ liệu. Mơ hình dịch vụ truyền hình di động triển khai trên nền công nghệ T-DMB được mô tả như trong hình 18.
Các luồng tín hiệu số liệu, hình ảnh và âm thanh được mã hóa thành các luồng dữ liệu, đưa vào bộ ghép kênh DAB, điều chế ghép kênh và gửi tới
anten phát quảng bá tới thuê bao người dùng. Các chương trình được phát ở tốc độ 1-15 Mbps trên các kênh tần số có độ rộng băng tần là 1.536 Mhz.
DMB dùng cơng nghệ truyền dẫn DAB do đó tín hiệu được phát trong dải phổ
điện từ rộng lớn từ 30Mhz tới 3Ghz. Tuy nhiên trong thực tế thì phần lớn các
hệ thống T-DMB chỉ sử dụng tần số trong băng III - VHF (174–240 MHz) và băng L (1452–1492 MHz). Trong chuẩn T-DMB tỷ lệ BER được khuyến cáo là 2.10-8, để đảm bảo chất lượng thu hình ảnh mỗi gói truyền tải MPEG -2 TS
Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ
NGHIÊN CỨU XU THẾ PHÁT TRIỂN CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH, CÁC CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH TIÊN TIẾN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM
Hình 19. Mơ hình dịch vụ truyền hình di động trên nền cơng nghệ T-DMB
Mạng truyền hình di động T-DMB bao gồm mạng các máy phát, chúng hoạt động hoặc như một mạng đơn tần hoặc một mạng đa tần. Hầu hết các
mạng đơn tần DMB chiếm giữ các kênh tần số trong băng III và một máy phát sóng có thể đạt được bán kính phủ sóng lên tới 100Km.
3.1.1.1 Mã hóa kênh T-DMB
Mã hóa kênh là một trong hai chức năng cơ bản nhằm đảm bảo tính chính xác của dữ liệu trong q trình truyền đưa thơng tin. Mục đích chính của mã hóa là chuyển đổi các luồng dữ liệu (từ các dịch vụ khác nhau như âm thanh, hình ảnh, dữ liệu ) phù hợp với các đặc tính đặc biệt của các kênh thơng tin vơ tuyến (radio). Thơng qua mã hóa kênh, các luồng dữ liệu sẽ được đảm bảo khi có tác động lỗi trên đường truyền và giải mã đúng thông tin phù hợp tại các máy thu.
Trong hệ thống T-DMB, tất cả các luồng dữ liệu sẽ được mã hóa theo
phương thức mã hóa xoắn (convolutional coding), trong đó lấy ra n bít từ luồng dữ liệu liên tục đầu vào và sắp xếp chúng thành m bít dữ liệu đầu ra
(m>n). Q trình tạo các bít đầu ra được thực hiện thông qua việc kết hợp các luồng đầu ra của các thanh ghi dịch hồi tiếp tuyến tính. Tại các máy thu, tín hiệu được giải mã để thu thông tin qua bộ giải mã Viterbi.
Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ
NGHIÊN CỨU XU THẾ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH, CÁC CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH TIÊN TIẾN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM
2011 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 83
nhiên trong hệ thống truyền dẫn vô tuyến lỗi gia tăng lại do lỗi chùm (errors burst) mà đặc trưng chính là do các lỗi bít liên tiếp gây nên. Để giải quyết vấn
đề này các tín hiệu đầu ra bộ giải mã xoắn phải được trộn lẫn ở bước tiếp theo,
quá trình này được gọi là xen thời gian (time interleaving). Luồng dữ liệu
được chia nhỏ thành các từ mã có độ dài cố định và những bít liền nhau của
một từ mã được trao đổi với các bít của từ mã trước và sau theo một thuật toán nhất định. Tại đầu thu, trình tự bít được sắp xếp lại thông qua bộ giải mã xen. Nhờ cơ chế này, những lỗi trùm phát sinh trong quá trình truyền tin, tập chung
ở một vài từ mã, sẽ được chia nhỏ thành các lỗi bít đơn và có thể sửa lỗi thông
qua bộ giải mã Viterbi.
Một hạn chế của phương pháp xen thời gian khi giải quyết vấn đề lỗi trùm là làm gia tăng trễ do việc trải rộng các bít liên tiếp ở một vài từ mã. Quá trình sắp xếp lại thứ tự các từ mã ban đầu phải đợi cho tới khi nhận đủ các bít cần thiết phải thu. Trễ tổng cộng của q trình này có thể lên tới hàng trăm ms. Vấn đề này là không quá nghiêm trọng đối với đa số dịch vụ DAB/DMB, tuy nhiên thay vào đó nó có thể đẫn đến những ảnh hưởng đối với truyền thông tin
điều khiển độ nhạy thời gian lớn. Để giải quyết vấn đề này, cấu trúc khung
truyền tải DMB được bổ xung kênh thông tin nhanh (FIC). FIC được sử dụng
để truyền tải các thông tin điều khiển nhậy với thời gian, FIC không áp dụng
phương thức xen mà nó áp dụng cấu trúc mã hóa xoắn vững chắc hơn so với các kênh khác.
Ngồi ra, trong mã hóa T-DMB cịn đưa vào một phương thức sửa lỗi đã được chuẩn hóa để cung cấp dịch vụ cho người xem khi đang di chuyển trên
các phương tiện tốc độ cao, có thể lên tới 200 Km/h. Phương thức này được gọi là mã khối (mã hóa Real –Solomon) và được thực hiện trước quá trình mã xoắn tại trạm phát và sau bộ giải mã xoắn tại đầu thu. Kiểu mã hóa này cịn
được gọi là mã hóa ngồi (outer coding).
Cơ chế của quá trình này như sau: Luồng dữ liệu tại đầu ra của bộ ghép
kênh MPEG - 2 được chia thành các khối nhỏ có chiều dài 187 byte và được gọi là mã hóa Real - Solomon (RS). Một từ mã RS (204, 188, t=8) bao gồm 204 byte trong đo có 187 byte của khối dữ liệu, 1byte đồng bộ và 16 byte chẵn lẻ (cấu trúc từ mã như hình 20 ) và cho phép sửa lỗi 8 byte lỗi ngẫu nhiên trong tổng 204 byte thu được. Từ mã này cũng có thể được bổ xung thêm 51 byte (tất cả là = 0) trước các byte thông tin tại đầu vào của bộ mã hóa RS để tạo từ mã dài hơn RS (255, 239, t=8). Tại đầu thu sau khi được giải mã RS tất cả các byte trống sẽ được loại bỏ để lấy lại từ mã có chiều dài 204 bytes.
Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ
NGHIÊN CỨU XU THẾ PHÁT TRIỂN CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH, CÁC CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH TIÊN TIẾN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM
Gói tin dữ liệu đầu vào
Gói tin được bảo vệ lỗi
Hình 20. Cấu trúc từ mã Real – Solomon
Các từ mã RS được xử lý mã hóa xoắn (convolutional coding) xen thời gian nhằm tối thiểu hóa lỗi chùm trong q trình truyền tin. Cách thức thưc hiện dựa trên phương pháp Forney với độ sâu đan xen I =12 byte. Phương thức này tương tự như Ramsey chế độ III với I=12.
Q trình xen có thể bao gồm 12 nhánh (I=12) xoay vòng kết nối với luồng dữ liệu đầu vào thông qua bộ chuyển mạch đầu vào. Mỗi nhánh là một thanh ghi dịch FiFo với J.M cell (trong đó j là nhánh thứ j, M được tính M = 17 = N/I, N = 204. Bộ chuyển mạch đầu vào và ra cũng được đồng bộ với nhau.
Các byte đồng bộ luôn được định tuyến trên nhánh đầu tiên (j =0) của bộ xen thời gian.
Byte đồng bộ luôn được chuyển qua nhánh số 0
Hình 21. Sơ đồ khối của quá trình xen và giải xen thời gian
3.1.1.2 Ghép kênh T-DMB
Cấu trúc ghép kênh T-DMB sử dụng chung cấu trúc của DAB như mơ tả trong hình 22. Một khung truyền tin bao gồm 3 trường: Kênh đồng bộ (SC), kênh thông tin nhanh (FIC) và kênh dịch vụ chính (MSC).
Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ
NGHIÊN CỨU XU THẾ PHÁT TRIỂN CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH, CÁC CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH TIÊN TIẾN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM
2011 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 85
Kênh đồng bộ SC sử dụng để trạm máy thu đồng bộ với máy phát. Nó có
chiều dài cố định và đánh dấu điểm bắt đầu của một khung.
Kênh thông tin nhanh mang thơng tin cấu hình của ghép kênh. Do các thông tin này rất nhạy với thời gian nên nó khơng áp dụng phương thức xen thời gian.
Kênh dịch vụ chính MSC là kênh mang dữ liệu của các dịch vụ DMB. MSC
được cấu thành từ các khung xen chung (CIF). Một MSC có thể bao gồm từ 1-
4 CIF. CIF có 55 296 bits., đơn vị nhỏ hơn của nó là đơn vị dung lượng (CU). Mỗi CU có 64 bít và các CU được đánh số từ 0 - 863.
Hình 22. Cấu trúc khung truyền tải T-DMB
MSC được phân chia thành các kênh con (Sub - channels). Mỗi kênh con
mang một tổ hợp bít của các CU liền kề và được mã xoắn riêng biệt. Mỗi một CU có thể sử dụng chỉ một kênh con. Dữ liệu truyền tải trên MSC sẽ được
phân chia thành nhóm 24 ms tương ứng dung lượng dữ liệu kênh con của mỗi CIF. Mỗi nhóm dữ liệu cấu thành một kênh logic. MSC có 2 chế độ truyền tải
đó là chế độ luồng (Stream Mode) và chế độ gói (Packet Mode).
Chế độ luồng cho phép chấp nhận một ứng dụng dịch vụ và phân phối dịch vụ trong suốt từ nguồn đến đích. Tại một thời điểm bất kỳ, tốc độ dữ liệu của
ứng dụng được giữ cố định ở bội số 8 Kbps. Mỗi một kênh con chỉ truyền tải
một loại dịch vụ xác định.
Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ
NGHIÊN CỨU XU THẾ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH, CÁC CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH TIÊN TIẾN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM
kênh con, tốc độ dữ liệu cho phép sẽ là bội của 8 kbps. Mỗi gói có một địa chỉ, các gói có địa chỉ khác nhau có thể được gửi đi theo thứ tự bất kỳ trong một kênh con. Tuy nhiên trình tự của các gói có cùng địa chỉ sẽ được duy trì để
phục vụ cho quá trình tái thiết lập tại đầu thu. Các gói có chiều dài cố định và có 4 chuẩn chiều dài gói (24, 48, 72, 96 byte truyền tải dữ liệu tương ứng là 19, 43, 67, 91 byte). Chế độ này cũng cho phép truyền tải các gói có chiều dài khác nhau trong một kênh con. Trong trường hợp cần điều chỉnh tốc độ dữ
liệu theo bội của 8 kbps, các gói đệm sẽ được sử dụng.
Vị trí của các kênh con trong khung truyền dẫn được chỉ tới máy thu thơng qua thơng tin cấu hình ghép kênh MIF, như vậy các máy thu chỉ cần thu và giải mã các luồng dữ liệu thuộc dịch vụ mà người dùng u cầu.
Tồn bộ q trình ghép kênh được điều phối bởi bộ điều khiển ghép kênh.
Đầu tiên dòng dữ liệu được ghép vào bộ ghép kênh MSC, sau đó dịng dữ liệu
MSC được ghép vào kênh truyền tải cùng với dữ liệu của kênh thơng tin
nhanh. Trong hệ thống truyền hình di động dựa trên T-DMB, để giảm công suất tiêu thụ, các máy thu có thể được kích hoạt và giải mã các luồng dữ liệu riêng biệt tùy theo những dịch vụ yêu cầu, phần còn lại của dòng dữ liệu trong một khung truyền máy thu có thể khơng cần kích hoạt. Ví dụ như máy thu nhận tồn bộ khung gồm 4 chương trình truyền hình di động mà người xem chỉ xem một trương trình trong đó thì máy thu có thể ngắt ¾ thời gian. Phương thức này được gọi là kỹ thuật cắt thời gian (time clicing).
3.1.1.3 Điều chế và truyền tin
Dòng dữ liệu từ bộ ghép kênh và mã hóa được phát quảng bá trên sóng vơ tuyến tới các thiết bị thu. Các tham số của kênh vô tuyến được cố định bởi bởi sóng mang và tốc độ truyền dữ liệu. Sóng mang là sóng điện từ hàm sin tuần hoàn tại một tần số xác định phù hợp với dải tần số trong phổ điện từ của
anten phát. Tốc độ dữ liệu chỉ rõ tốc độ truyền tin và xác định băng thông cần thiết cho kênh vô tuyến.
Trong hệ thống T-DMB, một kênh vô tuyến có dải thơng là 1.536 Mhz và tốc độ dữ liệu là từ 1-1.5 Mbps (tùy thuộc vào tỷ lệ mã hóa sử dụng trong mã xoắn đối với các luồng dữ liệu khác nhau). Với tốc độ này một máy phát DMB
đơn lẻ có thể phủ sóng trong một vùng rộng lớn có đường kính lên tới 100Km.
Dữ liệu truyền tin trong kênh vô tuyến có dạng các ký tự (symbol), mỗi một ký tự đặc trưng cho một hoặc vài bít dữ liệu mang tin. Một ký tự trong hệ
Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ
NGHIÊN CỨU XU THẾ PHÁT TRIỂN CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH, CÁC CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH TIÊN TIẾN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM
2011 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 87
00, 01, 10, 11. Theo đó sóng mang của kênh vơ tuyến có thể chấp nhận 4 trạng thái tín hiệu khác nhau tùy thuộc vào ký tự tiếp theo sắp được truyền tin. Quá trình này được gọi là điều chế hay dịch khóa. Tín hiệu được tạo ra trong
phương thức chịu nhiều tác động khác nhau làm máy thu khó hoặc có thể khơng nhận dạng được tín hiệu được gửi tới máy thu. Các tác động lan truyền