Nghiên cứu truyền hình số vệ tinh theo tiêu chuẩn châu Âu thế hệ thứ hai (DVBS2) và khả năng ứng dụng tại Việt Nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
----------–&—----------

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

NGHIÊN CỨU TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH
THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU THẾ HỆ THỨ HAI
(DVB-S2)
VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM

Giảng viên hướng dẫn: Th.S. Cao Thành Nghĩa
Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Trọng Thái

Lớp

: 49K - ĐTVT

Khóa học

: 2008 - 2013

i


ﾧ

MỤC LỤC
Trang

ﾧ

i

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................i
ABSTRACK..................................................................................................iii
Chương 1........................................................................................................1
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH.................................1
1.1. Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh [1]...............................................1
1.2. Tiêu chuẩn DVB -S (EN 300 421) [4]........................................................5
1.2.1. Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng [2].......................................6
1.2.1.1. Sự cần thiết phải phân tán năng lượng.............................................6
1.2.1.2. Nguyên lý của ngẫu nhiên hóa nhằm phân tán năng lượng..............6
1.2.1.3. Điều kiện của chuỗi giả ngẫu nhiên.................................................7
1.2.1.4. Áp dụng ngẫu nhiên hóa trong DVB-S............................................8
1.2.2. Mã hóa ngoài.......................................................................................10
1.2.3. Khối xáo trộn bit..................................................................................11
1.2.4. Mã hóa trong-mã chập..........................................................................13
1.2.5. Lọc băng gốc và điều chế tín hiệu.........................................................16
1.3. Các thông số kỹ thuật đường truyền của tiêu chuẩn DVB-S......................18
1.4. Tiêu chuẩn truyền hình vệ tinh lưu động DVB-DSNG (EN 301 210) [5]...20
1.4.1. Sơ lược về điều chế mã lưới..................................................................21
1.4.2. Tiêu chuẩn DVB-DSNG (EN 301 210).................................................22
1.5. Kết luận chương 1...................................................................................24
2.1.1. Khối thích nghi kiểu truyền dẫn............................................................26
2.1.1.1. Khối giao diện đầu vào...................................................................27
2.1.1.2. Bộ mã hóa CRC-8..........................................................................27

2.1.1.3. Khối Merger/Slicer.........................................................................28
2.1.1.4. Chèn BBHEADER.........................................................................29
2.1.2. Khối thích nghi dòng truyền tải [7]........................................................31
31

ii


2.1.2.1. Bộ đệm...........................................................................................31
2.1.1.5. Ngẫu nhiên hóa khung BBFRAME................................................31
2.1.3. Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC.............................................................32
32
.....................................................................................................................33
2.1.3.1. Mã hóa ngoài-mã BCH..................................................................34
Đa thức sinh của từ mã ra: (2.4)..................................................................34
2.1.3.2. Mã hóa trong LDCP.......................................................................34
2.1.3.3. Xáo trộn bit.....................................................................................35
2.1.4. Khối ánh xạ bit lên chòm sao điều chế [8].............................................36
2.1.5. Tạo khung lớp vật lý.............................................................................38
2.1.5.1.Cấu trúc khung truyền tải trong DVB-S2.......................................38
2.1.5.2. Quá trình tạo khung lớp vật lý........................................................39
2.1.6. Lọc băng gốc và điều chế cầu phương...................................................42
Các mode điều chế DVB-S2:.........................................................................42
Độ lợi hiệu dụng:...........................................................................................43
Hệ số roll-off (α):...........................................................................................43
Tiểu hệ thống sửa lỗi tiến (FEC) trong DVB-S2:.............................................43
Hiệu quả truyền dẫn tăng:..............................................................................44
Các giải pháp kết hợp mạnh:..........................................................................44
Lựa chọn mode điều chế:...............................................................................45
Các frame lớp vật lý:......................................................................................45

Mã hoá điều chế không đổi............................................................................46
Mã và điều chế thay đổi.................................................................................46
Các dịch vụ chuyên dùng cho phép dùng các anten kích thước lớn, do vậy có thể
dùng tỷ lệ mã xấu hơn để đạt độ lợi về tốc độ bit, và có thể được tích hợp đến
các bộ phát đáp quảng bá đang hoạt động ở chế độ bão hoà. Điều này có thể bao
gồm nhiều loại lưu lượng dữ liệu khác nhau như internet backbone mà trước đây
bặt buộc phải dùng các sóng mang tách biệt nhằm đảm bảo tính linh hoạt chọn
lựa tỷ lệ mã và điều chế. Mã hoá và điều chế thích nghi (ACM-Adaptive Coding
and Modulation)............................................................................................46
Hình 2.16. Mô hình mã hóa và điều chế thích nghi..........................................47
iii


Thông qua việc nghiên cứu về tiêu chuẩn DVB-S2 này ta có một cách nhìn tổng
quan về công nghệ DVB-S2 và hiểu được do đâu mà DVB-S2 lại có sự vượt trội
so với tiêu chuẩn DVB-S trước đây, đó là sử dụng các kỹ thuật mới: mã hoá tiên
tiến, mã ngoài BCH, mã trong LDPC, sử dụng nhiều hệ số roll-off... Chính nhờ
kỹ thuật này mà DVB-S2 đã có hiệu quả phổ đáng kể, tăng cường khả năng bảo
vệ lỗi trong truyền phát tín hiệu. Những ưu thế vượt trội của công nghệ này là cơ
sở cho việc phát sóng truyền hình số độ phân giải cao HDTV và cung cấp nhiều
dịch vụ hơn nữa tới người sử dụng.................................................................52
Chương 3......................................................................................................53
MỘT SỐ ĐỀ XUẤT VỀ DỊCH VỤ VÀ THÔNG SỐ TRẠM THU PHÁT.....53
KHI SỬ DỤNG DVB-S2 CHO ĐÀI THVN..................................................53
3.1. Hiện trạng sử dụng thông tin vệ tinh của Đài Truyền hình Việt Nam.........53
3.1.1. Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng các chương trình truyền hình quảng bá
và truyền hình lưu động qua vệ tinh [13].........................................................53
3.1.2. Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng chương trình truyền hình VTV4 dành
cho cộng đồng người Việt Nam ở nước ngoài qua vệ tinh [12]........................54
3.1.3. Hiện trạng các máy phát vệ tinh của Đài THVN [14].............................54

3.1.4. Hiện trạng máy phát vệ tinh lưu động băng C........................................55
3.2. Một số đề xuất về dịch vụ của DVB-S2...................................................56
3.2.1. Phát sóng kết hợp các chương trình truyền hình quảng bá SDTV và
HDTV [7]......................................................................................................56
3.2.2. Phân phối chương trình đến các trạm phát truyền hình mặt đất...............57
58
3.2.3. Các ứng dụng lưu động DSNG sử dụng DVB-S2..................................58
3.2.4. Góp tin truyền hình tới Studio...............................................................59
3.2.5. Mã hóa và điều chế thích nghi cho các ứng dụng điểm-điểm..................60
3.2.6. Dịch vụ IP unicast................................................................................61
3.2.7. Đối với dịch vụ truyền hình quảng bá [2]..............................................62
Đề xuất chuyển đổi:.......................................................................................62
iv


3.3. Kết luận chương 3...................................................................................67
Đề tài đã được đưa vào áp dụng thực tế khi lựa chọn thiết bị vệ tinh lưu động và
bước đầu đưa vào làm tài liệu tham khảo khi tiến hành các dự án đầu tư thiết bị
truyền hình vệ tinh tại Đài THVN. Do cả yếu tố chủ quan và khác quan nên đồ
án của em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp ý
kiến của các thầy cô, đồng nghiệp và những người quan tâm tới đồ án này này.
68
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................69
TIẾNG VIỆT................................................................................................69
TIẾNG ANH.................................................................................................69
TRANG WEB:..............................................................................................69

v

LỜI NÓI ĐẦU
Truyền hình vệ tinh bắt đầu sử dụng tại Việt Nam từ những năm 1990 để
truyền dẫn tín hiệu các chương trình truyền hình đến các trạm phát lại mặt đất ở
các tỉnh, thành trong cả nước. Ban đầu là sử dụng vệ tinh băng tần C, công nghệ
tương tự, sau đó đã tiến đến công nghệ số băng tần C, Ku. Sau đó truyền dẫn vệ
tinh được sử dụng để truyền hình trực tiếp các chương trình như kỷ niệm các ngày
lễ lớn, các sự kiện thể thao, văn hóa trong và ngoài nước, cầu truyền hình,…. đã
đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao và phát huy những ưu điểm của truyền
hình số qua vệ tinh.
Ngoài nhiệm vụ truyền dẫn, từ năm 2002 Đài Truyền hình Việt Nam đã sử
dụng vệ tinh vào dịch vụ truyền hình đến từng nhà DTH với ưu điểm có thể sử
dụng anten thu kích thước nhỏ gọn trên băng tần Ku. Hiện nay, số lượng thuê bao
DTH đã tăng lên đáng kể và số lượng cũng như chất lượng chương trình không
ngừng được nâng cao nhằm đáp ứng nhu cầu của thuê bao và cạnh tranh với các
loại hình truyền dẫn khác.
Toàn bộ hệ thống truyền hình số qua vệ tinh của Truyền hình Việt Nam hiện
nay sử dụng tiêu chuẩn nén video MPEG-2 và tiêu chuẩn truyền hình qua vệ tinh
DVB-S. Tiêu chuẩn DVB-S2 ra đời từ năm 2003 với những ưu điểm so với
chuẩn DVB-S như: khả năng sử dụng băng tần hiệu quả hơn, các kiểu điều chế, mã
hóa linh hoạt hơn và không bị hạn chế với kiểu mã hoá MPEG-2 mà mềm dẻo hơn
khi chấp nhận bất kì dạng đầu vào, bao gồm dòng bit liên tục, dòng truyền tải
MPEG đơn hoặc đa chương trình, IP hay ATM. Đặc tính này cho phép các dòng dữ
liệu khác và các cấu hình dữ liệu trong tương lai có thể sử dụng được với DVB-S2
mà không cần tới một tiêu chuẩn mới. Tiêu chuẩn DVB-S2 đã bắt đầu được đưa
vào sử dụng tại Đài THVN trong truyền dẫn lưu động từ đầu năm 2010. Trong
những năm tới, việc đưa vào sử dụng chuẩn DVB-S2 trong truyền dẫn, phát sóng
các chương trình truyền hình là cần thiết. Tuy nhiên cần có sự nghiên cứu tìm
hiểu một cách khoa học để việc áp dụng đạt hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao và tận
dụng tốt các thiết bị hiện tại.

i


Với mục tiêu này em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu truyền hình số vệ
tinh theo tiêu chuẩn Châu Âu thế hệ thứ hai (DVB-S2) và khả năng ứng dụng
tại Việt Nam”.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Cao Thành Nghĩa đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ trong quá trình thực hiện đồ án này. Do thời gian có hạn, trình
độ bản thân còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong được
sự góp ý của các thầy, các cô cùng các bạn.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Trọng Thái

ii


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Trong đồ án này, em xin trình bày tổng quan về truyền hình số vệ tinh và đi
sâu vào nghiên cứu và thử nghiệm chuẩn DVB-S2, cũng như một số ứng dụng của
chuẩn DVB-S2 với ngành truyền hình và cuối cùng là đề xuất về dịch vụ và
thông số trạm thu phát khi sử dụng DVB-S2 cho Đài THVN. Nội dung của đồ án
bao gồm:
- Chương 1: Tổng quan về truyền hình số vệ tinh.
- Chương 2: Tiêu chuẩn DVB-S2 và một số ứng dụng.
- Chương 3: Một số đề xuất về dịch vụ và thông số trạm thu phát khi sử
dụng DVB-S2 cho Đài THVN.

ABSTRACK
In this thesis, I would like to present an overview of satellite digital television

and going into research and testing DVB-S2, as well as some applications of the
DVB-S2 standard for the broadcast industry and eventually is proposed to service
and base station parameters when using the DVB-S2 for Vietnam Television. The
contents of the scheme include:
- Chapter 1: Overview of satellite digital television.
- Chapter 2: DVB-S2 standard and some applications.
- Chapter 3: Some suggestions on services and base station parameters when
using the DVB-S2 for Vietnam Television.

iii


DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Trang

ﾧ

i

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................i
ABSTRACK..................................................................................................iii
Chương 1........................................................................................................1
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH.................................1
1.1. Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh [1]...............................................1
1.2. Tiêu chuẩn DVB -S (EN 300 421) [4]........................................................5
1.2.1. Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng [2].......................................6
1.2.1.1. Sự cần thiết phải phân tán năng lượng.............................................6
1.2.1.2. Nguyên lý của ngẫu nhiên hóa nhằm phân tán năng lượng..............6
1.2.1.3. Điều kiện của chuỗi giả ngẫu nhiên.................................................7
1.2.1.4. Áp dụng ngẫu nhiên hóa trong DVB-S............................................8

1.2.2. Mã hóa ngoài.......................................................................................10
1.2.3. Khối xáo trộn bit..................................................................................11
1.2.4. Mã hóa trong-mã chập..........................................................................13
1.2.5. Lọc băng gốc và điều chế tín hiệu.........................................................16
1.3. Các thông số kỹ thuật đường truyền của tiêu chuẩn DVB-S......................18
1.4. Tiêu chuẩn truyền hình vệ tinh lưu động DVB-DSNG (EN 301 210) [5]...20
1.4.1. Sơ lược về điều chế mã lưới..................................................................21
1.4.2. Tiêu chuẩn DVB-DSNG (EN 301 210).................................................22
1.5. Kết luận chương 1...................................................................................24
2.1.1. Khối thích nghi kiểu truyền dẫn............................................................26
2.1.1.1. Khối giao diện đầu vào...................................................................27
2.1.1.2. Bộ mã hóa CRC-8..........................................................................27
2.1.1.3. Khối Merger/Slicer.........................................................................28
2.1.1.4. Chèn BBHEADER.........................................................................29
2.1.2. Khối thích nghi dòng truyền tải [7]........................................................31
31
2.1.2.1. Bộ đệm...........................................................................................31
2.1.1.5. Ngẫu nhiên hóa khung BBFRAME................................................31
iv


2.1.3. Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC.............................................................32
32
.....................................................................................................................33
2.1.3.1. Mã hóa ngoài-mã BCH..................................................................34
Đa thức sinh của từ mã ra: (2.4)..................................................................34
2.1.3.2. Mã hóa trong LDCP.......................................................................34
2.1.3.3. Xáo trộn bit.....................................................................................35
2.1.4. Khối ánh xạ bit lên chòm sao điều chế [8].............................................36
2.1.5. Tạo khung lớp vật lý.............................................................................38

2.1.5.1.Cấu trúc khung truyền tải trong DVB-S2.......................................38
2.1.5.2. Quá trình tạo khung lớp vật lý........................................................39
2.1.6. Lọc băng gốc và điều chế cầu phương...................................................42
Các mode điều chế DVB-S2:.........................................................................42
Độ lợi hiệu dụng:...........................................................................................43
Hệ số roll-off (α):...........................................................................................43
Tiểu hệ thống sửa lỗi tiến (FEC) trong DVB-S2:.............................................43
Hiệu quả truyền dẫn tăng:..............................................................................44
Các giải pháp kết hợp mạnh:..........................................................................44
Lựa chọn mode điều chế:...............................................................................45
Các frame lớp vật lý:......................................................................................45
Mã hoá điều chế không đổi............................................................................46
Mã và điều chế thay đổi.................................................................................46
Các dịch vụ chuyên dùng cho phép dùng các anten kích thước lớn, do vậy có thể
dùng tỷ lệ mã xấu hơn để đạt độ lợi về tốc độ bit, và có thể được tích hợp đến
các bộ phát đáp quảng bá đang hoạt động ở chế độ bão hoà. Điều này có thể bao
gồm nhiều loại lưu lượng dữ liệu khác nhau như internet backbone mà trước đây
bặt buộc phải dùng các sóng mang tách biệt nhằm đảm bảo tính linh hoạt chọn
lựa tỷ lệ mã và điều chế. Mã hoá và điều chế thích nghi (ACM-Adaptive Coding
and Modulation)............................................................................................46
Hình 2.16. Mô hình mã hóa và điều chế thích nghi..........................................47

v


Thông qua việc nghiên cứu về tiêu chuẩn DVB-S2 này ta có một cách nhìn tổng
quan về công nghệ DVB-S2 và hiểu được do đâu mà DVB-S2 lại có sự vượt trội
so với tiêu chuẩn DVB-S trước đây, đó là sử dụng các kỹ thuật mới: mã hoá tiên
tiến, mã ngoài BCH, mã trong LDPC, sử dụng nhiều hệ số roll-off... Chính nhờ
kỹ thuật này mà DVB-S2 đã có hiệu quả phổ đáng kể, tăng cường khả năng bảo

vệ lỗi trong truyền phát tín hiệu. Những ưu thế vượt trội của công nghệ này là cơ
sở cho việc phát sóng truyền hình số độ phân giải cao HDTV và cung cấp nhiều
dịch vụ hơn nữa tới người sử dụng.................................................................52
Chương 3......................................................................................................53
MỘT SỐ ĐỀ XUẤT VỀ DỊCH VỤ VÀ THÔNG SỐ TRẠM THU PHÁT.....53
KHI SỬ DỤNG DVB-S2 CHO ĐÀI THVN..................................................53
3.1. Hiện trạng sử dụng thông tin vệ tinh của Đài Truyền hình Việt Nam.........53
3.1.1. Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng các chương trình truyền hình quảng bá
và truyền hình lưu động qua vệ tinh [13].........................................................53
3.1.2. Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng chương trình truyền hình VTV4 dành
cho cộng đồng người Việt Nam ở nước ngoài qua vệ tinh [12]........................54
3.1.3. Hiện trạng các máy phát vệ tinh của Đài THVN [14].............................54
3.1.4. Hiện trạng máy phát vệ tinh lưu động băng C........................................55
3.2. Một số đề xuất về dịch vụ của DVB-S2...................................................56
3.2.1. Phát sóng kết hợp các chương trình truyền hình quảng bá SDTV và
HDTV [7]......................................................................................................56
3.2.2. Phân phối chương trình đến các trạm phát truyền hình mặt đất...............57
58
3.2.3. Các ứng dụng lưu động DSNG sử dụng DVB-S2..................................58
3.2.4. Góp tin truyền hình tới Studio...............................................................59
3.2.5. Mã hóa và điều chế thích nghi cho các ứng dụng điểm-điểm..................60
3.2.6. Dịch vụ IP unicast................................................................................61
3.2.7. Đối với dịch vụ truyền hình quảng bá [2]..............................................62
Đề xuất chuyển đổi:.......................................................................................62
vi


3.3. Kết luận chương 3...................................................................................67
Đề tài đã được đưa vào áp dụng thực tế khi lựa chọn thiết bị vệ tinh lưu động và
bước đầu đưa vào làm tài liệu tham khảo khi tiến hành các dự án đầu tư thiết bị

truyền hình vệ tinh tại Đài THVN. Do cả yếu tố chủ quan và khác quan nên đồ
án của em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp ý
kiến của các thầy cô, đồng nghiệp và những người quan tâm tới đồ án này này.
68
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................69
TIẾNG VIỆT................................................................................................69
TIẾNG ANH.................................................................................................69
TRANG WEB:..............................................................................................69
ﾧ

i

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................i
ABSTRACK..................................................................................................iii
Chương 1........................................................................................................1
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH.................................1
1.1. Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh [1]...............................................1
1.2. Tiêu chuẩn DVB -S (EN 300 421) [4]........................................................5
1.2.1. Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng [2].......................................6
1.2.1.1. Sự cần thiết phải phân tán năng lượng.............................................6
1.2.1.2. Nguyên lý của ngẫu nhiên hóa nhằm phân tán năng lượng..............6
1.2.1.3. Điều kiện của chuỗi giả ngẫu nhiên.................................................7
1.2.1.4. Áp dụng ngẫu nhiên hóa trong DVB-S............................................8
1.2.2. Mã hóa ngoài.......................................................................................10
1.2.3. Khối xáo trộn bit..................................................................................11
1.2.4. Mã hóa trong-mã chập..........................................................................13
1.2.5. Lọc băng gốc và điều chế tín hiệu.........................................................16
1.3. Các thông số kỹ thuật đường truyền của tiêu chuẩn DVB-S......................18
1.4. Tiêu chuẩn truyền hình vệ tinh lưu động DVB-DSNG (EN 301 210) [5]...20
1.4.1. Sơ lược về điều chế mã lưới..................................................................21

vii


1.4.2. Tiêu chuẩn DVB-DSNG (EN 301 210).................................................22
1.5. Kết luận chương 1...................................................................................24
2.1.1. Khối thích nghi kiểu truyền dẫn............................................................26
2.1.1.1. Khối giao diện đầu vào...................................................................27
2.1.1.2. Bộ mã hóa CRC-8..........................................................................27
2.1.1.3. Khối Merger/Slicer.........................................................................28
2.1.1.4. Chèn BBHEADER.........................................................................29
2.1.2. Khối thích nghi dòng truyền tải [7]........................................................31
31
2.1.2.1. Bộ đệm...........................................................................................31
2.1.1.5. Ngẫu nhiên hóa khung BBFRAME................................................31
2.1.3. Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC.............................................................32
32
.....................................................................................................................33
2.1.3.1. Mã hóa ngoài-mã BCH..................................................................34
Đa thức sinh của từ mã ra: (2.4)..................................................................34
2.1.3.2. Mã hóa trong LDCP.......................................................................34
2.1.3.3. Xáo trộn bit.....................................................................................35
2.1.4. Khối ánh xạ bit lên chòm sao điều chế [8].............................................36
2.1.5. Tạo khung lớp vật lý.............................................................................38
2.1.5.1.Cấu trúc khung truyền tải trong DVB-S2.......................................38
2.1.5.2. Quá trình tạo khung lớp vật lý........................................................39
2.1.6. Lọc băng gốc và điều chế cầu phương...................................................42
Các mode điều chế DVB-S2:.........................................................................42
Độ lợi hiệu dụng:...........................................................................................43
Hệ số roll-off (α):...........................................................................................43

Tiểu hệ thống sửa lỗi tiến (FEC) trong DVB-S2:.............................................43
Hiệu quả truyền dẫn tăng:..............................................................................44
Các giải pháp kết hợp mạnh:..........................................................................44
Lựa chọn mode điều chế:...............................................................................45
Các frame lớp vật lý:......................................................................................45
Mã hoá điều chế không đổi............................................................................46
Mã và điều chế thay đổi.................................................................................46

viii


Các dịch vụ chuyên dùng cho phép dùng các anten kích thước lớn, do vậy có thể
dùng tỷ lệ mã xấu hơn để đạt độ lợi về tốc độ bit, và có thể được tích hợp đến
các bộ phát đáp quảng bá đang hoạt động ở chế độ bão hoà. Điều này có thể bao
gồm nhiều loại lưu lượng dữ liệu khác nhau như internet backbone mà trước đây
bặt buộc phải dùng các sóng mang tách biệt nhằm đảm bảo tính linh hoạt chọn
lựa tỷ lệ mã và điều chế. Mã hoá và điều chế thích nghi (ACM-Adaptive Coding
and Modulation)............................................................................................46
Hình 2.16. Mô hình mã hóa và điều chế thích nghi..........................................47
Thông qua việc nghiên cứu về tiêu chuẩn DVB-S2 này ta có một cách nhìn tổng
quan về công nghệ DVB-S2 và hiểu được do đâu mà DVB-S2 lại có sự vượt trội
so với tiêu chuẩn DVB-S trước đây, đó là sử dụng các kỹ thuật mới: mã hoá tiên
tiến, mã ngoài BCH, mã trong LDPC, sử dụng nhiều hệ số roll-off... Chính nhờ
kỹ thuật này mà DVB-S2 đã có hiệu quả phổ đáng kể, tăng cường khả năng bảo
vệ lỗi trong truyền phát tín hiệu. Những ưu thế vượt trội của công nghệ này là cơ
sở cho việc phát sóng truyền hình số độ phân giải cao HDTV và cung cấp nhiều
dịch vụ hơn nữa tới người sử dụng.................................................................52
Chương 3......................................................................................................53
MỘT SỐ ĐỀ XUẤT VỀ DỊCH VỤ VÀ THÔNG SỐ TRẠM THU PHÁT.....53
KHI SỬ DỤNG DVB-S2 CHO ĐÀI THVN..................................................53

3.1. Hiện trạng sử dụng thông tin vệ tinh của Đài Truyền hình Việt Nam.........53
3.1.1. Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng các chương trình truyền hình quảng bá
và truyền hình lưu động qua vệ tinh [13].........................................................53
3.1.2. Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng chương trình truyền hình VTV4 dành
cho cộng đồng người Việt Nam ở nước ngoài qua vệ tinh [12]........................54
3.1.3. Hiện trạng các máy phát vệ tinh của Đài THVN [14].............................54
3.1.4. Hiện trạng máy phát vệ tinh lưu động băng C........................................55
3.2. Một số đề xuất về dịch vụ của DVB-S2...................................................56
3.2.1. Phát sóng kết hợp các chương trình truyền hình quảng bá SDTV và
HDTV [7]......................................................................................................56
ix


3.2.2. Phân phối chương trình đến các trạm phát truyền hình mặt đất...............57
58
3.2.3. Các ứng dụng lưu động DSNG sử dụng DVB-S2..................................58
3.2.4. Góp tin truyền hình tới Studio...............................................................59
3.2.5. Mã hóa và điều chế thích nghi cho các ứng dụng điểm-điểm..................60
3.2.6. Dịch vụ IP unicast................................................................................61
3.2.7. Đối với dịch vụ truyền hình quảng bá [2]..............................................62
Đề xuất chuyển đổi:.......................................................................................62
3.3. Kết luận chương 3...................................................................................67
Đề tài đã được đưa vào áp dụng thực tế khi lựa chọn thiết bị vệ tinh lưu động và
bước đầu đưa vào làm tài liệu tham khảo khi tiến hành các dự án đầu tư thiết bị
truyền hình vệ tinh tại Đài THVN. Do cả yếu tố chủ quan và khác quan nên đồ
án của em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp ý
kiến của các thầy cô, đồng nghiệp và những người quan tâm tới đồ án này này.
68
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................69
TIẾNG VIỆT................................................................................................69

TIẾNG ANH.................................................................................................69
TRANG WEB:..............................................................................................69

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Trang
ﾧ

i

x


LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................i
ABSTRACK..................................................................................................iii
Chương 1........................................................................................................1
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH.................................1
1.1. Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh [1]...............................................1
1.2. Tiêu chuẩn DVB -S (EN 300 421) [4]........................................................5
1.2.1. Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng [2].......................................6
1.2.1.1. Sự cần thiết phải phân tán năng lượng.............................................6
1.2.1.2. Nguyên lý của ngẫu nhiên hóa nhằm phân tán năng lượng..............6
1.2.1.3. Điều kiện của chuỗi giả ngẫu nhiên.................................................7
1.2.1.4. Áp dụng ngẫu nhiên hóa trong DVB-S............................................8
1.2.2. Mã hóa ngoài.......................................................................................10
1.2.3. Khối xáo trộn bit..................................................................................11
1.2.4. Mã hóa trong-mã chập..........................................................................13
1.2.5. Lọc băng gốc và điều chế tín hiệu.........................................................16
1.3. Các thông số kỹ thuật đường truyền của tiêu chuẩn DVB-S......................18
1.4. Tiêu chuẩn truyền hình vệ tinh lưu động DVB-DSNG (EN 301 210) [5]...20
1.4.1. Sơ lược về điều chế mã lưới..................................................................21

1.4.2. Tiêu chuẩn DVB-DSNG (EN 301 210).................................................22
1.5. Kết luận chương 1...................................................................................24
2.1.1. Khối thích nghi kiểu truyền dẫn............................................................26
2.1.1.1. Khối giao diện đầu vào...................................................................27
2.1.1.2. Bộ mã hóa CRC-8..........................................................................27
2.1.1.3. Khối Merger/Slicer.........................................................................28
2.1.1.4. Chèn BBHEADER.........................................................................29
2.1.2. Khối thích nghi dòng truyền tải [7]........................................................31
31
2.1.2.1. Bộ đệm...........................................................................................31
2.1.1.5. Ngẫu nhiên hóa khung BBFRAME................................................31
2.1.3. Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC.............................................................32
32
.....................................................................................................................33

xi


2.1.3.1. Mã hóa ngoài-mã BCH..................................................................34
Đa thức sinh của từ mã ra: (2.4)..................................................................34
2.1.3.2. Mã hóa trong LDCP.......................................................................34
2.1.3.3. Xáo trộn bit.....................................................................................35
2.1.4. Khối ánh xạ bit lên chòm sao điều chế [8].............................................36
2.1.5. Tạo khung lớp vật lý.............................................................................38
2.1.5.1.Cấu trúc khung truyền tải trong DVB-S2.......................................38
2.1.5.2. Quá trình tạo khung lớp vật lý........................................................39
2.1.6. Lọc băng gốc và điều chế cầu phương...................................................42
Các mode điều chế DVB-S2:.........................................................................42
Độ lợi hiệu dụng:...........................................................................................43
Hệ số roll-off (α):...........................................................................................43

Tiểu hệ thống sửa lỗi tiến (FEC) trong DVB-S2:.............................................43
Hiệu quả truyền dẫn tăng:..............................................................................44
Các giải pháp kết hợp mạnh:..........................................................................44
Lựa chọn mode điều chế:...............................................................................45
Các frame lớp vật lý:......................................................................................45
Mã hoá điều chế không đổi............................................................................46
Mã và điều chế thay đổi.................................................................................46
Các dịch vụ chuyên dùng cho phép dùng các anten kích thước lớn, do vậy có thể
dùng tỷ lệ mã xấu hơn để đạt độ lợi về tốc độ bit, và có thể được tích hợp đến
các bộ phát đáp quảng bá đang hoạt động ở chế độ bão hoà. Điều này có thể bao
gồm nhiều loại lưu lượng dữ liệu khác nhau như internet backbone mà trước đây
bặt buộc phải dùng các sóng mang tách biệt nhằm đảm bảo tính linh hoạt chọn
lựa tỷ lệ mã và điều chế. Mã hoá và điều chế thích nghi (ACM-Adaptive Coding
and Modulation)............................................................................................46
Hình 2.16. Mô hình mã hóa và điều chế thích nghi..........................................47
Thông qua việc nghiên cứu về tiêu chuẩn DVB-S2 này ta có một cách nhìn tổng
quan về công nghệ DVB-S2 và hiểu được do đâu mà DVB-S2 lại có sự vượt trội
so với tiêu chuẩn DVB-S trước đây, đó là sử dụng các kỹ thuật mới: mã hoá tiên
tiến, mã ngoài BCH, mã trong LDPC, sử dụng nhiều hệ số roll-off... Chính nhờ
xii


kỹ thuật này mà DVB-S2 đã có hiệu quả phổ đáng kể, tăng cường khả năng bảo
vệ lỗi trong truyền phát tín hiệu. Những ưu thế vượt trội của công nghệ này là cơ
sở cho việc phát sóng truyền hình số độ phân giải cao HDTV và cung cấp nhiều
dịch vụ hơn nữa tới người sử dụng.................................................................52
Chương 3......................................................................................................53
MỘT SỐ ĐỀ XUẤT VỀ DỊCH VỤ VÀ THÔNG SỐ TRẠM THU PHÁT.....53
KHI SỬ DỤNG DVB-S2 CHO ĐÀI THVN..................................................53
3.1. Hiện trạng sử dụng thông tin vệ tinh của Đài Truyền hình Việt Nam.........53

3.1.1. Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng các chương trình truyền hình quảng bá
và truyền hình lưu động qua vệ tinh [13].........................................................53
3.1.2. Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng chương trình truyền hình VTV4 dành
cho cộng đồng người Việt Nam ở nước ngoài qua vệ tinh [12]........................54
3.1.3. Hiện trạng các máy phát vệ tinh của Đài THVN [14].............................54
3.1.4. Hiện trạng máy phát vệ tinh lưu động băng C........................................55
3.2. Một số đề xuất về dịch vụ của DVB-S2...................................................56
3.2.1. Phát sóng kết hợp các chương trình truyền hình quảng bá SDTV và
HDTV [7]......................................................................................................56
3.2.2. Phân phối chương trình đến các trạm phát truyền hình mặt đất...............57
58
3.2.3. Các ứng dụng lưu động DSNG sử dụng DVB-S2..................................58
3.2.4. Góp tin truyền hình tới Studio...............................................................59
3.2.5. Mã hóa và điều chế thích nghi cho các ứng dụng điểm-điểm..................60
3.2.6. Dịch vụ IP unicast................................................................................61
3.2.7. Đối với dịch vụ truyền hình quảng bá [2]..............................................62
Đề xuất chuyển đổi:.......................................................................................62
3.3. Kết luận chương 3...................................................................................67
Đề tài đã được đưa vào áp dụng thực tế khi lựa chọn thiết bị vệ tinh lưu động và
bước đầu đưa vào làm tài liệu tham khảo khi tiến hành các dự án đầu tư thiết bị
truyền hình vệ tinh tại Đài THVN. Do cả yếu tố chủ quan và khác quan nên đồ
xiii


án của em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp ý
kiến của các thầy cô, đồng nghiệp và những người quan tâm tới đồ án này này.
68
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................69
TIẾNG VIỆT................................................................................................69
TIẾNG ANH.................................................................................................69

TRANG WEB:..............................................................................................69

xiv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
8PSK
16APSK
32APSK
ACI
AGC
ACM
ASI
AVC
AWGN
BC
BER
BPSK
BCH
CNR
CBR
CCM
CRC
DFL
DTH
DVB
DNP
EIRP
FEC
HDTV

HP
HPA
IF
ISI

8-ary Phase Shift Keying
Khóa dịch pha 8 mức
16-ary Amplitude Phase
Khóa dịch biên độ và pha 16 mức
Shift Keying
32-ary Amplitude Phase
Khóa dịch biên độ và pha 32 mức
Shift Keying
Adjacent
Chanel
Nhiễu kênh cận kênh
Interference
Automatic Gain control
Tự động điều chỉnh độ khuếch đại
Adaptive
Coding
and
Mã hóa và điều chế thích nghi
Modulation
Adjacent
Satellite
Nhiễu do vệ tinh cận kênh
Interference
Advanced Video Coding
Mã hóa video tiến tiến

Additive white Gaussian
Tạp âm Gaussian tính cộng trắng
noise
Backwards Compatible
Tương thích ngược
Bit Error Ratio
Tỷ lệ lỗi bit
Binary Phase Shift Keying
Khóa dịch pha hai mức
Bode-Chaudhuri
Mã khối nhị phân sửa lỗi
Hocquenghem
Carrier to Noise Ratio
Tỷ số sóng mang trên tạp âm
Constant Bit Rate
Tốc độ bit không đổi
Constant
Coding
and
Mã hóa và điều chế không đổi
Modulation
Cyclic Redundancy Check
Mã kiểm tra chẵn lẻ vòng
Data Field Length
Độ dài trường dữ liệu
Direct To Home
Dịch vụ truyền hình vệ tinh tận nhà
Digital Video Broadcasting Tổ chức dự án phát thanh truyền hình
số châu Âu
Deleted Null Packets

Xóa các gói rỗng
Effective Isotropic Radiated Công suất phát xạ đẳng hướng tương
Power
Foward Error Correcection
High Definition Television
High Priorty
High Power Amplifier
Intermediate Frequency
Intersybol Interference

đương
Mã sửa lỗi trước
Truyền hình độ phân giải cao
Dòng dữ liệu độ ưu tiên cao
Bộ khuếch đại công suất cao
Tần số trung tần
Nhiễu xuyên ký tự
xv


LDPC
LNA
LNB
LP
MCPC
MPE
MUX
NP
NA
PL

PLS
PSK
QoS
QPSK
RF
RS
SCPC
SDTV
SOF
SSPA
SYNC
TS
Tx
TWTA
ULPC
UP
UPL

Low Density Parity Check
Low Noise Amflifier
Low Noise Block
Low priority
Multi Chanel Per Carrier
Multi-Protocol
Encapsulation
Multiplexer
Null Packets
Not Applicable
Physical Layer
Physical Layer Signalling

Phase Shift Keying
Quality of Service
Quadrature
Phase
Shift
Keying
Radio Frequency
Reed - Solomon

Đóng gói đa thủ tục
Ghép kênh
Các gói trống
Không ứng dụng
Lớp vật lý
Báo hiệu lớp vật lý
Khóa dịch pha
Chất lượng dịch vụ
Điều chế pha vuông góc
Tần số radio (cao tần)

error

correction code
Single-Channel-Per-Carrier
Standard Definition
Televition
Start Of Frame
Solid State Power Amplifier
Synchronization
Transport Stream

Transmitter
Traveling
Wave
Tube
Amplifier
Uplink Power Control
User Packet
User Packet Length

Mã kiểm tra chẵn lẻ thấp
Bộ khuếch đại tạp âm thấp
Bộ đổi tần, khuếch đại tạp âm thấp
Dòng dữ liệu độ ưu tiên thấp
Nhiều kênh trên một sóng mang

Mã sửa sai Reed – Solomon
Đơn kênh trên một sóng mang
Truyền hình phân giải tiêu chuẩn
Bắt đầu khung
Bộ khuếch đại công suất bán dẫn
Đồng bộ
Dòng truyền tải
Máy phát tín hiệu
Bộ khuếch đại dùng đèn sóng chạy
Điều khiển công suất phát lên
Gói người dùng
Độ dài gói người dùng

xvi

xvii


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH
Truyền hình qua vệ tinh là một phương pháp phủ sóng có hiệu quả so với
các phương pháp khác. Trong hệ thống truyền hình mặt đất, để phủ sóng toàn bộ
lãnh thổ sẽ cần đến rất nhiều trạm phát truyền hình mặt đất với chất lượng tín hiệu
không đồng đều, nhất là với địa hình nhiều đồi núi như nước ta. Truyền hình qua vệ
tinh có những ưu điểm mà các hệ thống phát sóng truyền hình khác như truyền
hình cáp hay truyền hình mặt đất không thể có được.
Với ưu điểm có vùng phủ sóng rộng, không phụ thuộc vào địa hình đồi núi,
để phủ sóng cả lãnh thổ Việt Nam chỉ cần một trạm phát lên vệ tinh, những
trạm mặt đất đặt trong vùng phủ sóng đều thu được tín hiệu trực tiếp từ vệ tinh. Một
số ưu điểm nữa là chất lượng tín hiệu ổn định, dung lượng đường truyền lớn, cường
độ trường tại điểm thu ổn định truyền hình qua vệ tinh đã được sử dụng rộng rãi
trên toàn cầu.
1.1. Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh [1]
Truyền hình số qua vệ tinh phát triển vào năm 1995 nhưng vào thời
điểm đó chỉ chiếm một thị phần nhỏ. Đến cuối năm 1998 chỉ có 0.3% hộ gia đình
thu tín hiệu truyền hình số vệ tinh DTH. Đến nay số hộ gia đình sử dụng truyền
hình số qua vệ tinh đã phát triển tại hầu hết các nước trên thế giới. Chỉ tính đến
cuối năm 2004 riêng khu vực Châu Á đã có trên 25 triệu hộ gia đình sử dụng
truyền hình số qua vệ tinh.
Dịch vụ DTH sử dụng công nghệ truyền dẫn số nên đảm bảo chất lượng tín
hiệu hình ảnh cũng như âm thanh, có thể truyền dẫn được nhiều chương trình
truyền hay một chương trình truyền hình có độ phân giải cao HDTV và độ phân
giải tiêu chuẩn SDTV trên một bộ phát đáp, hệ thống âm thanh Stereo hay âm
thanh lập thể AC-3. Ngoài ra hệ thống truyền hình số còn tương thích với

nhiều loại dịch vụ khác như truyền dữ liệu, internet, truyền hình tương tác...
Do đặc điểm phân bố địa hình và dân cư trên lãnh thổ Việt Nam, nhiều đồi
núi, mật độ dân cư phân bố không đồng đều, nên việc lựa chọn phương thức
truyền dẫn tín hiệu truyền hình qua vệ tinh để phủ sóng toàn quốc là có hiệu quả
1


cao nhất. Truyền hình Việt Nam bắt đầu sử dụng công nghệ truyền hình số qua vệ
tinh từ tháng 4-1998 với chương trình VTV3 phát trên băng tần Ku qua vệ tinh
Thaicom 2. Đến nay, toàn bộ các chương trình của truyền hình Việt Nam đã sử
dụng công nghệ truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh.
Việc chuyển đổi sang phát truyền hình số qua vệ tinh sẽ tạo ra nhiều
dịch vụ mới kết hợp với việc truyền dẫn tín hiệu truyền hình qua vệ tinh
trong tương lai như:
•

Truyền hình trực tiếp từ vệ tinh tới các hộ gia đình (DTH): Cung cấp

các kênh truyền hình mà người xem có thể thu trực tiếp chương trình truyền
hình từ vệ tinh bằng anten thu có đường kính từ 60cm đến 90cm.

Hình 1.1. Một số ứng dụng của truyền hình số qua vệ tinh
• Truyền dẫn tín hiệu đến các trạm phát lại mặt đất: Phương thức này
đang được áp dụng hiệu quả tại Đài THVN để đưa tín hiệu các chương trình
VTV1, VTV2, VTV3, VTV5 đến khoảng hơn 100 trạm phát lại mặt đất của
THVN tại các tỉnh thành phố và hàng ngàn máy phát lại công suất nhỏ khác tại
các huyện, xã trong cả nước.
• Truyền hình độ phân giải cao (HDTV): Cung cấp các kênh truyền hình
có độ phân giải cao HDTV trên độ rộng băng tần của 1 bộ phát đáp mà hệ thống
tương tự không thể thực hiện được.

2


• Truyền dẫn tín hiệu truyền hình lưu động (SNG): Truyền tin nhanh từ
hiện trường về studio, truyền hình trực tiếp các chương trình ca nhạc, thể thao,
các sự kiện chính trị, văn hóa, …
• Internet: Cung cấp đường truyền số liệu tốc độ cao từ nhà cung cấp
dịch vụ đến các thuê bao dịch vụ ….
• SMATV: Cung cấp dịch vụ truyền hình đến các tòa nhà lớn, khu chung cư.
• Đầu cuối CATV: Cung cấp tín hiệu truyền hình đến các đầu cuối dịch vụ
truyền hình cáp để đưa đến các thuê bao truyền hình cáp.
Khác với các phương pháp truyền dẫn khác như truyền hình mặt đất hay
truyền hình cáp, phương pháp truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh cũng có nhưng đặc
điểm riêng phụ thuộc vào mục đích truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh. Do đặc điểm của
truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh có đặc điểm là truyền dẫn trong tầm nhìn thẳng, hệ số
định hướng của anten lớn, tín hiệu ít bị ảnh hưởng của phản xạ nhiều đường. Tuy
nhiên do công suất trên vệ tinh là hữu hạn, đồng thời cự ly thông tin lớn, suy giảm
đường truyền lớn, dễ bị ảnh hưởng của mưa nhất là băng tần Ku vì vậy tỷ số C/N của
đường truyền không cao so với các phương pháp truyền dẫn khác, ví dụ như truyền
hình cáp hay truyền hình số mặt đất. Chính vì những lý do đó mà hiệu suất sử dụng
băng thông không cao so với các phương pháp truyền dẫn khác.

Hình 1.2. Sơ đồ khối truyền hình số qua vệ tinh

3