Một số đề xuất về dịch vụ và thông số trạm thu phát khi sử dụng DVB-S2 cho Đài THVN

MỤC
TR ƯỜNG
ĐẠI LỤC
HỌC VINH
KHOA ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG
OỈCOỈO
Trang
LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................... i
TÓM TẮT ĐỒ ÁN.................................................................................. iii
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ................................................................iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIÊU.......................................................... V
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT.................................... vii
Chương 1. TỐNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH.....1
1.1. Tông quan về truyền hình số qua vệ tinh...........................................................1
1.2. Tiêu chuẩn DVB -S............................................................................................5
1.2.1. Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng..........................................6
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 chuấn DVB-S............................18
1.4. Tiêu chuẩn truyền hình vệ tinh lưu động DVB-DSNG....................................20
1.4.1. Sơ lược về điều chế mã lưới...................................................................21
1.4.2. Tiêu chuẩn DVB-DSNG........................................................................22
1.5. Kết luận chương 1............................................................................................24
Chương 2. TIÊU CHUẨN DVB-S2 VÀ MỘT SỐ ÚNG DỤNG............25
Đề tài:
2.1.
Giới thiệu về tiêu chuẩn DVB-S2....................................................................25
2.1.1. Khối thích nghi kiểu truyền dẫn............................................................25
2.1.2. Khối thích nghi dòng truyền tải.............................................................30

2.1.3. Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC.............................................................31
2.1.4................................................................................................................... K
hối ánh xạ bit lên chòm sao điều chế.................................................................34
2.1.5................................................................................................................... T
ạo khung lớp vật lý............................................................................................36
2.1.6. Lọc băng gốc và điều chế cầu phương...................................................53
2.2. Đặc điểm của tiêu chuẩn DVB-S2...................................................................40
2.3. Một số điếm đáng chú ý về thông số kỳ thuật của tiêu chuấn DVB-S2...........42
2.4. So sánh một số thông số kỹ thuật với DVB-S..................................................46

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THEO

NGHIÊN CỨU TR UYỂN HÌNH số VỆ TINH
TIỂU CHUẨNCHẴ UẢ u THẾ HỆ THỬ HÁI (DVB-S2)
VÀ KHÁ NẨNG 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

NGHỆ AN -2013


2.5. Kết luận chương 2...........................................................................................50

Chương 3. MỘT SỐ ĐỀ XUẤT VỀ DỊCH vụ VÀ THÔNG SỐ TRẠM
THU
PHÁT
KHI SỬ DỤNG DVB-S2 CHO ĐÀI THVN...........................................51
3.1. Hiện trạng sử dụng thông tin vệ tinh của Đài Truyền hình Việt Nam..............51
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........................................51
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......................52
3.1.3. Hiện trạng các máy phát vệ tinh của Đài THVN....................................52
3.1.4. Hiện trạng máy phát vệ tinh lưu động băng c.........................................53
3.2. Một số đề xuất về dịch vụ của DVB-S2..........................................................54
3.2.1. Phát sóng kết hợp các chương trình truyền hình quảng bá SDTV và
HDTV.....................................................................................................54
3.2.2. Phân phối chương trình đến các trạm phát truyền hình mặt đất.............55
3.2.3. Các ứng dụng lun động DSNG sử dụng DVB-S2..................................56
3.2.4................................................................................................................... G
óp tin truyền hình tới Studio..............................................................................57
3.2.5................................................................................................................... M
ã hóa và điều chế thích nghi cho các ứng dụng điếm-điếm................................58
3.2.6. Dịch vụ IP unicast..................................................................................59
3.2.7. Đối với dịch vụ truyền hình quảng bá....................................................60
3.3. Kết luận chương 3............................................................................................65
KẾT LUẬN............................................................................................. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................... 67


LỜI NÓI ĐẦU
Truyền hình vệ tinh bắt đầu sử dụng tại Việt Nam từ những năm 1990 đế
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
tương tự, sau đó đã tiến đến công nghệ số băng tần

c,

c,

công nghệ

Ku. Sau đó truyền dẫn vệ

tinh được sử dụng đê truyền hình trực tiếp các chương trình như kỷ niệm các ngày
lễ lớn, các sự kiện thế 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 diêm của truyền
hình số qua vệ tinh.
Ngoài nhiệm vụ truyền dẫn, tù’ năm 2002 Đài Truyền hình Việt Nam đã sử
dụng vệ tinh vào dịch vụ truyền hình đến tùng 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
ngùng 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 chuấn truyền hình qua vệ tinh
DVB-S. Tiêu chuẩn DVB-S2 ra đời từ năm 2003 với những ưu điếm 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 thế sử dụng được với DVB-S2
mà không cần tới một tiêu chuẩn mới. Tiêu chuấn 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 cún tìm
hiếu một cách khoa học đế việc áp dụng đạt hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao và tận
dụng tốt các thiết bị hiện tại.

1


Với mục tiêu này em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu truyền hình sổ vệ
tinh theo tiêu chuân Châu Ầu 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 Thải


TÓM TẮT ĐÓ ẢN
Trong đồ án này, em xin trình bày tông quan về truyền hình số vệ tinh và đi
sâu vào nghiên cứu và thử nghiệm chuẩn DVB-S2, cũng nhu 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:
- Chưong 1: Tông quan về truyền hình số vệ tinh.
- Chưong 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.


DANH SẢ CH CÁ c HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1. Một số úng dụng của truyền hình số qua vệ tinh......................2
Hình 1.2. Sơ đồ khối truyền hình số qua vệ tinh.......................................3
Hình 1.3......................Sơ đồ khối hệ thống truyền hình vệ tinh DVB — s
..................................................................................................................5
Hình 1.4......................Ví dụ một mạch tạo chuỗi giả ngẫu nhiên đơn giản
..................................................................................................................7
Hình 1.5. Nguyên lý ngẫu nhiên hóa để phân tán năng lượng trong DVB-S
..................................................................................................................9
Hình 1.6. Cấu trúc dòng truyền tải sau khi được ngẫu nhiên hóa..............9
Hình 1.7. Gói dòng truyền tải TS của MPEG-2......................................10
Hình 1.8. Gói TS sau khi được mã hóa RS.............................................10
Hình 1.9......................Nguyên lý hoạt động của bộ xáo trộn/ giải xáo trộn
................................................................................................................12

Hình 1.10. Lỗi chùm được phân tán thành nhiều lồi đơn........................13
Hình 1.11.................................................Bộ tạo mã chập với độ dài K = 3
................................................................................................................13
Hình 1.12.................Các trạng thái và đầu ra của bộ tạo mã chập được xét
................................................................................................................14
Hình 1.13.............................Sơ đồ trạng thái của bộ tạo mã chập được xét
14
Hình 1.14.....................................Sơ đồ lưới của bộ tạo mã chập được xét
................................................................................................................15
Hình 1.15...........................Sơ đồ bộ tạo mã chập trong tiêu chuấn DVB-S
................................................................................................................15
Hình 1.16. Vị trí các bit được loại bỏ Uong các tỷ lệ mã tương ứng.......16
Hình 1.17. Đáp ứng tần số của bộ lọc với các giá trị a khác nhau...........17
Hình 1.18..........Sơ đồ khối điều chế và giải điều chế QPSK trong DVB-S
18
Hình 1.19.......................Giản đồ chòm sao định vị các bit điều chế QPSK
18
Hình 1.20............................................................Nguyên lý điều chế TCM
................................................................................................................21
Hình 1.21.....Sơ đồ nguyên lý điều chế TCM”pragmatic”dùng trong DVB
................................................................................................................22
Hình 1.22..............Sơ đồ khối điều chế 8PSK tỷ lệ 2/3 trong DVB-DSNG
................................................................................................................23
Hình 1.23.Giản đồ định vị bit điều chế 8PSK tỷ lệ 2/3 trong DVB -DSNG
................................................................................................................23
Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống DVB-S2..................................................25
Hình 2.2. Hoạt động của bộ mã hóa CRC-8............................................27
Hình 2.3. Định dạng đầu ra sau khối thích nghi kiểu truyền dẫn.............28
Hình 2.4. Các thành phần trong khối thích nghi dòng truyền tải.............30
Hình 2.5. Khung BBFRAME tại đầu ra khối thích nghi dòng truyền tải 30

Hình 2.6. Nguyên lý ngẫu nhiên hóa trong DVB-S2...............................31
IV


Hình 2.7. Các thành phần trong khối mã hóa trước FEC........................31
Hình 2.8. Cấu trúc FECFRAME sau bộ mã hóa trước............................31
Hình 2.9. Sơ đồ xáo trộn bit, điều chế 8PSK và khung FECFRAME
thường....................................................................................................34
Hình 2.10. Các sơ đồ điều chế được sử dụng trong DVB-S2..................35
Hình 2.11. Ánh xạ các bit trong điều chế phân cấp.................................36
Hình 2.12. Minh họa cấu trúc khung vật lý được sử dụng trong DVB-S236
Hình 2.13. Quá trình tạo thành FECFRAME trong DVB-S2..................37
Hình 2.14. Các thành phần của khối tạo khung PLFRAME....................38
Hình 2.15. Cấu trúc của PLHEADER.....................................................39
Hình 2.16. Mô hình mã hóa và điều chế thích nghi.................................45
Hình 2.17. Độ lợi công suất của DVB-S2 với DVB-S............................47
Hình 2.18. Độ lợi băng thông của DVB-S2............................................47
Hình 2.19. Hiệu suất băng thông và C/N yêu cầu trên kênh nhiễu Gausse
trắng cộng
(AWGN).................................................................................................48
Hình 3.1. Truyền dẫn và phát sóng các chương trình VTV 1,2,3,5,6 trên
băng c (Hà
Nội) và Ku (Vĩnh Yên)...........................................................................51
Hình 3.2. Truyền dẫn và phát sóng chương ưình VTV4 qua vệ tinh.......52
Hình 3.3. Sơ đồ khối máy phát vệ tinh băng c.......................................53
Hình 3.4. Cấu hình phát sóng HDTV và SDTV sử dụng VCM..............55
Hình 3.5. Phân phối chương trình đến các trạm phát truyền hình mặt đất
................................................................................................................56
Hình 3.6. Sơ đồ khối của hệ thống DVB-S2 với ứng dụng điểm-điểm...58
Hình 3.7. Dịchvụ TP dùng DVB-S2 liên kết ACM.................................59

Hình 3.8. Vùng phủ sóng vệ tinh Measat 1.............................................61
Hình 3.9. Vùng phủ sóng vệ tinh VINASAT1........................................63

V


8PSK
16APSK

8-ary Phase Shift Keying
16-ary

Amplitude

Khóa dịch pha 8 mức
Phase

Shiít Keying

Khóa dịch biên độ và pha 16 mức

CRC

Khóa dịch biên độ và pha 32 mức
Amplitude DANH
Phase MỤC CÁC KỶ HIỆU, CHỮ VIÊT TẤT
DANH SẢ CH CẢ
BẢNG BIỂU
Shiít Keying
Trang

Nhiễu kênh cận kênh
Adjacent
Chanel
Bảng
1.1. Ví dụ các trạng thái và đầu ra của mạch tạo chuồi giả ngẫu
nhiên.........................................................................................................7
ĩnterference
Bảng 1.2.Tự
Cácđộng
thông
số chỉnh
cơ bảnđộcủa
bộ tạođại
mã chập trong tiêu chuẩn DVBAutomatic Gain control
điều
khuếch
S..............................................................................................................15
Mã hóa và điều chế thích nghi
Adaptive
Coding Bảng
and1.3. Sự phụ thuộc của tốc độ bit vào băng thông và tỷ lệ mã trong
DVB-S....................................................................................................19
Modulation
Bảng 1.4. Tỷ lệ mã trong và Eb/ No yêu cầu tại phía thu........................20
Bảng 1.5.Nhiễu
Các lựa
điều
chế
và mã hóa trong DVB -DSNG............24
dochọn

vệ tinh
cận
kênh
Adjacent
Satellite
Bảng 2.1. Giá trị các trường trong MATYPE-1......................................29
Bảng 2.2. Các tham số mã hóa đối với khung FECFRAME thường.......32
Interference
Bảng 2.3.Mã
Đa hóa
thứcvideo
sinh BCH
trong trường họp khung FECFRAME thường
Advanced Video Coding
tiến tiến
................................................................................................................33
âm số
Gaussian
tính trộn
cộngbit
trắng
Bảng
2.4.Tạp
Thông
của bộ xáo
trong tiêu chuấn DVB-S2.........34
Additive
white
Gaussian
Bảng 2.5. Số lượng các SLOT theo độ dài XFECRAME........................38

noise
Bảng 2.6. So sánh DVB-S2 với DVB-S ở một vài chế độ làm việc khác
Backwards Compatible
Tưong thích ngược
nhau
điển
hình.................................................................................................48
Bit Error Ratio
Tỷ lệ lỗi bit
Bảng 3.1. Ví dụ so sánh DVB-S và DVB-S2 trong ứng dụng quảng bá. 54
Bảng 3.2.
Bảng
kếtpha
quảhai
C/N
toàn tuyến đối với vùng phủ sóng và với các
Binary Phase Shift Keying
Khóa
dịch
mức
anten thu
Bode-Chaudhuri
Mã
khối
nhị
phân
sửa
lỗi
có đường kính.............................................................................khác nhau
62

Hocquenghem
Bảng 3.3. Yêu cầu C/N đối với các tỷ lệ mã hoá FEC trong đương truyền
Carrier to Noise Ratio
Tỷ số sóng mang trên tạp âm
vệ
tinh
tiêu
chuẩn
DVB-S............................................................................62
Constant Bit Rate
Tốc độ bit không đối
Bảng 3.4. Bảng kết quả C/N toàn tuyến đối với vùng phủ sóng và với các
Mã hóa và điều chế không đôi
anten thu
Constant
Coding
and
có đường kính.............................................................................khác nhau
Modulation
64
Bảng 3.5.Mã
Yêukiểm
cầu đường
đối với các kiểu mã hoá......................65
Cyclic Redundancy Check
tra chẵntruyền
lẻ vòng

DFL

Data Field Length

Độ dài trường dữ liệu

DTH

Direct To Home

Dịch vụ truyền hình vệ tinh tận nhà

32APSK
ACI
AGC
ACM
ASI
AVC
AWGN
BC
BER
BPSK
BCH
CNR
CBR
CCM

c

32-ary

Digital Video Broadcasting

DVB

Tổ chức dự án phát thanh truyền hình

Deleted Null Packets

số châu Âu
Xóa các gói rỗng

Effective Isotropic Radiated

Công suất phát xạ đẳng hướng tương

FEC

Power
Foward Error Correcection

đương
Mã sửa lỗi trước

HDTV

High Definition Television

Truyền hình độ phân giải cao

HP

High Priorty

Dòng dữ liệu độ ưu tiên cao

HPA

High Power Amplifier

Bộ khuếch đại công suất cao

IF

Intermediate Frequency

Tần số trung tần

DNP
EIRP

VI


ISI

Intersybol Interíerence

Nhiễu xuyên ký tự

LDPC

Low Density Parity Check

Mã kiểm tra chẵn lẻ thấp

LNA

Low Noise Amflifier

Bộ khuếch đại tạp âm thấp

LNB

Low Noise Block

Bộ đổi tần, khuếch đại tạp âm thấp

LP

Low priority

Dòng dữ liệu độ uư tiên thấp

MCPC

Multi Chanel Per Carrier

Nhiều kênh trên một sóng mang

Multi-Protocol
MPE

Đóng gói đa thủ tục

Encapsulation

MUX

Multiplexer

Ghép kênh

NP

Null Packets

Các gói trống

NA

Not Applicable

Không ứng dụng

PL

Physical Layer

Lóp vật lý

PLS

Physical Layer Signalling

Báo hiệu lớp vật lý

PSK

Phase Shift Keying

Khóa dịch pha

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

ỌPSK

Ọuadrature Phase Shift Keying Điều chế pha vuông góc

RF

Radio Frequency

RS
SCPC
SDTV

Tần số radio (cao tần)

Reed - Solomon error
correction
Single-Channel-Per-Carrier
code
Standard Definition

Mã sửa sai Reed - Solomon
Đơn kênh trên một sóng mang
Truyền hình phân giải tiêu chuẩn

SOF

Televition
Start Of Frame

SSPA

Solid State Power Ampliĩier

Bộ khuếch đại công suất bán dẫn

SYNC

Synchronization

Đồng bộ

TS

Transport Stream

Dòng truyền tải

Tx

Transmitter

Máy phát tín hiệu

TWTA

Traveling

Bắt đầu khung

Wave

Tube

Bộ khuếch đại dùng đèn sóng chạy

ULPC

Amplifíer
Uplink Power Control

Điều khiển công suất phát lên

UP

User Packet

Gói người dùng

UPL

User Packet Length

Độ dài gói người dùng

IX
viii


Chương 1
TÔNG QUAN VÈ TR UY ÉN HÌNH SÔ QUA VỆ TĨNH
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, đế phủ sóng toàn bộ
lãnh thố 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 thế có được.
Với ưu điếm 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, nhũng
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 ồn định, dung lượng đường truyền lớn, cường
độ trường tại diêm thu ôn định truyên hình qua vệ tinh đã được sử dụng rộng rãi
trên toàn cầu.
1.1. Tông 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. Đen cuối năm 1998 chỉ có 0.3% hộ gia đình
thu tín hiệu truyền hình số vệ tinh DTH. Đen 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 the 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 thế 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 đế 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. Đen 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 trục tiếp tù* vệ tinh tói các hộ gia đình (DTH): Cung cấp
các kênh truyền hình mà người xem có thế thu trực tiếp chương trình truyền
hình từ vệ tinh bằng anten thu có đường kính từ 60cm đến 90cm.

• 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 huyền hình luu động (SNG): Truyền tin nhanh từ
hiện trường về studio, truyền hình trục tiếp các chương trình ca nhạc, thê 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 ....
• SMÀTV: 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 đế đưa đến các thuê bao truyền hình cáp.
Khác với các phương pháp truyền dần khác như truyền hình mặt đất hay
truyền hình cáp, phương pháp truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh cũng có nhưng đặc
đicm ricng phụ thuộc vào mục đích truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh. Do đặc diêm của
truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh có đặc diêm là truyền dẫn trong tầni nhìn thẳng, hệ số
định hướng cúa anten lớn, tín hiệu ít bị ánh hường của phản xạ nhiều đường. Tuy
nhiên do công suất trên vệ tinh là hữu hạn, đồng thời cự ly thông tin lớn, suy giám
đường truyền lớn, dễ bị ánh hường cùa 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.

Thiết bị RF

Tliict bị RF

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

3


1/ Khối mã hóa tín hiệu và ghép kênh: Có nhiệm vụ tạo ra dòng truyền tải
TS. Tín hiệu truyền hình tương tự được biến đổi sang tín hiệu số, sau đó được nén
theo tiêu chuân MPEG -2. Dòng bit thu được là các dòng co sở ES được phân vào
các gói dòng truyền tải TS. Tùy thuộc vào hệ thống mà dòng truyền tải có thể là
đơn chương trình hay đa chương trình. Các biện pháp khóa mã cũng có thể được áp
dụng để tăng tính bảo mật cho hệ thống.
2/ Khối điều chế: Sau khi tạo thành dòng truyền tải MPEG-2, tín hiệu được
đưa đến khối điều chế tín hiệu số. Khối điều chế có nhiệm vụ biển đổi tín hiệu
truyền hình số MPEG-2 thành tín hiệu trung tần IF (Intermediate Frequency 70/140
MHz). Tùy thuộc vào các tiêu chuấn khác nhau mà các kiếu điều chế được sử
dụng khác nhau. Các kiểu điều chế được áp dụng trong tiêu chuẩn DVB-S là
QPSK, BPSK, 8PSK hay 16PSK; trong DVB-S2 là QPSK, 8PSK, 16APSK,
32APSK.
3/ Phần RF: Sau khi điều chế dòng truyền tải thành tín hiệu trung tần IF, tín
hiệu trung tần IF sẽ được đưa tới khối đối tần lên (Upconverter) đê biến đôi tín hiệu
trung tần từ 70 MHz lên thành tín hiệu RF. Tùy thuộc vào băng tần hoạt động của
hệ thống mà tần số RF có thế thay đối từ 5,9 GHz đến 6,7 GHz đối với băng tần

c

hay từ 13,75 GHz đến 14,5 GHz đối với băng tần Ku. Sau khi đi qua khối đôi tần tín
hiệu RF được đưa vào khối khuếch đại công suất (HPA - High Power Amplitìer) đế
đạt được công suất cần thiết phát lên vệ tinh. Khối đổi tần này và khối khuếch đại
công suất tương tự như các khối khuếch đại công suất hay đối tần trong các trạm phát
truyền hình tương tự qua vệ tinh.
Hệ thống thu có chức năng ngược lại so với hệ thống phát, tín hiệu RF sau
khi đi qua bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA) sẽ được đối tần xuống trung tần band
L. Tại các máy thu tín hiệu trung tần band L sẽ được khuếch đại, giải điều chế thành
dòng truyền tải TS sau đó được giải mã thành tín hiệu tương tự' đưa đến monitor qua
đường dây AV.
Hệ thống truyền hình số qua vệ tinh sử dụng tín hiệu vào là dòng truyền tải
MPEG - 2 theo tiêu chuẩn ĨSO/ĨEC 13818. Tùy thuộc vào mục đích truyền tín hiệu
qua vệ tinh mà hệ thống truyền hình số qua vệ tinh có cấu trúc hệ thống khác nhau.
Truyền hình số qua vệ tinh có thế ứng dụng trong các lĩnh vực như: truyền dẫn tín

4


X

Y

Q

0
0
1
1

0

1
0
1

0
1
1.2.1.
Thíchphát
nghilại
đầutương
vào và
tán dẫn
năngcho
lượng
1 hiệu cho
các trạm
tự,phân
truyền
các[2Ị
chương trình truyền hình
0 phụ vụ 1.2.1.1.
Sựhình
cần thiết
phảihay
phân
năngđến
lượng
cho truyền
trực tiếp
từ tán

vệ tinh
các hộ gia đình (DTH - Derect
Dòng bit đầu vào phải được tiến hành phân tán năng lượng, mục đích của
To Home).
quá trình
nhằmhình
xáosốtrộn
bit nhằm
các mục
bit giống
Mặcnày
dù là
truyền
qua các
vệ tinh
có thếtránh
ứng hiện
dụng tượng
cho nhiều
đích
nhau
vớicác
số hệ
lượng
lớn.
Khiphát
đó sẽ
hiện tượng
tậpqua
trung

năngđều
lượng
nhưngtập
về trung
cơ bản
thống
máy
tín xảy
hiệuratruyền
hình số
vệ tinh
có
trong
đến như các phổ vạch, cần tránh xuất hiện phố vạch do:
nhữngphổ,
đặc được
điểm biết
chung.
Sự chuẩn
tập trung
lượng
1.2.-Tiêu
DVBnăng
-S (EN
300 cao
421)tần
[4]sẽ tăng khả năng tạo ra giao thoa trong
các kênh
có tần
số cạnh

nhau.(EN 300 42 ụ ra đời vào năm 1994, được sử dụng phổ
Tiêu
chuẩn
DVB-S
Các vạch
định có
thểquảng
tạo ra bá
vấnqua
đề nghiêm
khi truyền
thu. Bởi
bộ
biến đê- truyền
tín phổ
hiệu cố
truyền
hình
vệ tinh.trọng
Đường
vệvìtinh
dao
nộiưucóđiếm
thể điều
chỉnh
thay
sóng
mang tin
tới, lớn,
gây chịu

tổn
ngoàiđộng
những
còn tồn
tại đến
một vạch
nhượcphổ
điếm
lớncho
là cự
ly thông
hao
ảnh thông
hưởngtin.
mạnh của nhiễu và tạp âm...Bản thân dòng truyền tải MPEG-2 không
Các vạch
phổ,chống
thực nhiễu
chất đường
là thành
phầndomột
khó trục
để
có chức- năng
sửa lỗi,
truyền
vậy chiều
khôngDC
thể rất
truyền

truyền
dẫn,truyền
gây mất
tiếp dòng
tải. mát thông tin được truyền đi.
Tiêu chuẩn
DVB-S
được
thiết
kế hóa
trênnhằm
cơ sở
gia tán
tăng
khảluựng
năng chống
1.2.1.2.
Nguyên
lý của
ngẫu
nhiên
phân
năng
nhiễu cho
dòng
truyền
tải MPEG-2.
Việc
ngẫu
nhiên

hóa được thực hiện theo nguyên lý tương tự như kỹ
Theo
tín cộng
hiệu truyền
tinhdãygồm
thuật trải
phổ.DVB-S,
Dãy bitquá
đầutrình
vào xử
sẽ lý
được
modul hình
2 vớivệmột
bit các
giả bước
ngẫu
như sau:
nhiên
(PRBS-Pseudo Random Binary Sequence) được tạo ra từ các thanh ghi dịch.
Thích
phân
Như vậy tín
hiệunghi
đầuđầu
vàovào
có và
phô
bấttán
kỳnăng

trở lượng.
thành tín hiệu có phố tương tự như
sử dụng mã Reed-Solomon RS (204,188).
phổ của tín Mã
hiệuhóa
giả ngoài
ngẫu nhiên.
nhằmbittăng
năngcũng
chốngđược
lỗi cụm.
Tại Xáo
phíatrộn
thu,bitdãy
thukhảđược
cộng với dãy bit giả ngẫu
trongphục
sử dụng
cáctoàn
tỷ lệ giống
mã khác
nhau.
nhiên. Khi Mã
đó hóa
sẽ khôi
đượcmãdữxoắn
liệuvới
hoàn
như
trước khi xáo trộn.

Lọcgiải
băng
gốc như
và điều
Điều này được
thích
sau:chế QPSK.
- Bộ cộng modul 2 là cổng logic XOR có bảng chân lý:

-

Giả sử tín hiệu muốn truyền đi là X.

-

Tín hiệu giả ngẫu nhiên PRBS là Y.
Hình 1.3. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình vệ tinh DVB - s
Tín hiệu được truyền đi sau khi qua bộ ngẫu nhiên hóa là X □ Y.

-

65


Số TT

Trạng thái

Bit ra

số TT

1

1000
0100

0
0

9

2
3

10

Trạng thái
1010
1101

Bit ra
0
1

bitcộng
đầu với
tiên chuỗi
(MSBMost
- Tín

hiệuđược
thu11thực
được hiện
sau từ
khi
giả đồng
ngẫu bộ
nhiên
tương
tự
0010 năng lượng
0 luôn
1110
0của byte

6
7

phía phát: 1Bit) tức là bit120 của byte 01000111.
1001 Signiíĩcant
1111
1
vào, hoặc dòng
bit đầu vào
không
phảiY’)là=dòng
tải MPEG-2. Điều này
đế
n (Ybit0111
n

X đàutruyền
(1.1)
được nạp ban
1100
0 (X □ Y) n Y’
13 = XChuỗi
1
tránh xảy Đe
ra tình
trạng phátkhi
đi sóng
không được điều với
chế.tín hiệu đã truyền đi thì
khôi mang
phục
0110
0 tín hiệu sau
14
0011hoàn toàn giống
1
Tại phía
thu, chuỗi tại
giả phần
ngẫu thu
nhiên được tạo ra từ một mạch hoàn toàn giống
1011 tín hiệu giả
1 ngẫu nghiên
15
0001phải giống 1hoàn toàn so với phần phát và

8

0101

4
5

1

0

0

1

0

1

2

3

4

5

/
\

Byte đồng bộ

với
Đểphần
đồng
bộ với phần phát, mạch tạo chuồi giả ngẫu nhiên sẽ được
phảiphía
đồngphát.
bộ với
phát.
1
1000
0 (lặp lại)
<■ 1
nạp giá trị”100101010000000”mồi khi nhận được byte đồng bộ gói bị xáo trộn
1
0 1.2.1.3.
1
0 0Điều
0 kiện
0 của
0 chuỗi
0
0 giá ngẫu nhiên
Dòng
dã xáo
trộn/tự như
6
7 8 và việc
9 10tạo11

12 PRBS
13 14sẽ 15
(SYNC)
chuỗi
được thực hiện với chu
kỳ bít
8 gói
tương
Các chuồi giả ngẫu nhiên PRBS có thế được tạo
cáctrộnthanh ghi
Dòngra
bít từ
dã xáo
\
phía phát.
dịch vàDiều
cáckhiển
mạch204
hồibyte
tiếp.Dòng
Đốibitvới
ghi dịch có độ dài n, độ dài N của chuỗi
cânthanh
xáo trộn/
/
Tắt/mở
Dòng bít cần giải xáo trộn
1.2.2.
Mã hóa ngoài
187

byte
Các byte mã
PRBS được tạo
ra là:
N = 2n-l.
Hình
1.5.truyền
Nguyên
lýtinh
ngẫu
nhiên
đế phân
tán
lượng
trong
DVB-S
Đường
chịu
ảnhhóa
hưởng
củanăng
nhiễu
và tạp
nênchất
việccủa
áp
RS(204,188)
Xét
bit vệ
được

tạo
ra,
chuỗi
bitlớn
này
thỏa
mãn
các âm
tính
Chuỗichuỗi
PRBS
trước
khi
xáo
trộn với
luồng
bit vào
MPEG-2
phải thỏa
Chuồi
PRSBpháp
được sửa
tạo ralỗibằng
ghithiết.
dịch có
độ dàitin
15,truyền
biếu thức
toán
dụng

các
phương
là thanh
rất cần
Thông
hình
là dạng
chuồi
PRBS
mãn các
điềunhư
kiệnsau:
như:
~
14
15
cho
mạch
chuôi
giả
G(x)
=
1 +lồi
Xbit
+X
. sử8. dụng là phương pháp sửa
thông
tin tạo
một
chiều

dongâu
vậy
phương
sửa
được
Tính
cânđối
đối:
tổngnhiên
sốproperty):
bitlà:0pháp
là 7, số
tổng
là
- Tính
cân
(balance
bitsố
1 và
01 lệch
nhau tối đa 1 bit.
KhiFEC.
nhậnTheo
tín hiệu
byte pháp
đồng này,
bộ, các
giá
trịkhi
củanhận

thanh
ghi tín
dịchhiệu
được
giá
lỗi trước
phương
phía
thu
được
sẽ nạp
khả
Tínhchạy
chạy:(run
số bước
chạy có
dài 1chạy
bằngđộ
4, dài
số bước
chạy1/2
có độ
dài
2cóbước
- Tính
property):
sốđộ
bước
1 chiếm
tổng

số
trị”100101010000000”và
việclỗi
tạobittín
hiệu ngẫu nhiên được thực hiện với chu kỳ là
năng
phát hiện
tự sửa
chữa
nếu
bằng
dài 3và
bằng
1, độ
1. có.
chạy, 2,sốđộbước
chạy
có
độ dài
dài42bằng
chiếm
1/4 tổng số bước chạy, độ dài 3 chiếm 1/8
8 gói dòng
truyền
tảikhi
MPEG-2.
Sau
khi nghi
xáo trộn
đủ 8 góitải

dòng
truyềntán
tải, các thanh
Dòng
bit
sau
qua
khối
thích
dòng
và phân
Tính
tương quan: xét công thức tổng
quáttruyền
hàm tự tương
quan củanăng lượng
tổng số bước
chạy...
ghi
dịch lại
được
giá mã
trị trên
và thực hiện
chutiêu
kỳ mới.
sẽ
được
đưa
đếnnạp

khối
hóa
Trong
chuấnf(tDVB,
mã ngoài được sử
chuỗi
f(t)
kỳ
T)quan
và bản
saongoài.
của nóproperty):
khi dịch
chuyến
+ T)đầu
- (có
Tínhchu
tương
(correlation
so chuỗi
ban
với chính chuỗi
phía
thu,
tín188).
hiệu thu
được
cũng
được cộng vớithuộc
chuỗi dạng

giả ngẫu
tương
dụng làTại
mã
RS
(204,
Đây
là
mã
Reed-Solomon,
mã nhiên
khối (block
< Tchuyển,
< N). Trong
đócác
T làsốsốhợp
bước
dịch chuyến:
đó khi (1
dịch
tổng
(giống
nhau)
a
(agreement)
và
tổng
các
số
T/2

tự
và đồng
với chuỗi
bên kích
phát.thước
Do vậy
cungđối
cấpvới
dấumã
hiệu
bộ
coding).
Mãbộkhối
xử lý giả
cácngẫu
khối nhiên
mã theo
cốđếđịnh,
RScho
(204,
không hợp (khác nhau) d (disagreement) lệch nhau không nhiều hơn 1.
giải
tiên của
tải thứ
nhómthước
8 góigói
được
đảo
188)ngẫu
kích nhiên,

thước byte
khối đầu
mã được
xử gói
lý làtruyền
188 byte
phùnhất
họptrong
với kích
truyền
Đe minh họa, xét chuỗi PRSB đơn giản có 4 bộ ghi dịch như trong hình vẽ sau:
k(r)Các
= B8HEX
lim
(1.2)
ngược
trở thành
Đồngvớithời
đồng
trongtincác
sẽ
tải MPEG-2.
góijf(t).f(t+r)d(t)
này(10111000).
được kết hợp
16 các
bytebyte
gồm
các bộ
thông

cógói
chức
-T/2 Lúc này bộ tạo chuỗi PRSB vẫn hoạt động nhưng đầu ra
không
đượcvụ
ngẫu
năng phục
chonhiên
mục hóa.
đích xác định và sửa lỗi tại phía thu. Như vậy kích thước
Khi
T
=
0,
f(t)
và
f(tcác
+ x)byte
tương
quan
nhất:được
K(x)giữ
= 1.
sẽ
vôbộ
hiệu
vậy
đồng
bộ tốt
sẽ vẫn

nguyên.
từ được
mã sau
mãhóa
hóado
ngoài
là 204
byte.
0 0 0dịch
1 0 01 nhịp,
1 1 tương
0 1 0 1 1giữa
1 1f(t) và f(t + T) như sau:
Khi chuỗi
được
Byte
đồng f(t)
bộ của
gói đầuđitiên
trong chuồiquan
8 gói dòng
truyền tải được ký hiệu là
1 1
0 0 0 1 0 00 1 1 0 100 1 1 1 0
Byte đồng bộ
187 byte thông tin
SYNC. Hình
Byte đồng
của
cácmạch

gói còn
(từ giả
góingẫu
2 đếnnhiên
gói 8)đơn
được
ký hiệu là SYNC.
1.4. Víbộdụ
một
tạo lại
chuỗi
giản
Hình
1.7.
Gói
dòng
tảingẫu
TSsốcủa
MPEG-2
Trong
tổng
số
atruyền
là
Dịch
bước
bất kỳtrường
(1 < Thợp
< N),
Đa thứcđósinh

(polynomial)
của
chuồi
nhiên
trong
nàyhiệu số
Độ ddàihơn
chuỗi tổng
PRSB
=số1503
byte1.giả
bit
luônghi
là dịch
1. Như
kiện ghi
về tính
được
thỏa măn.
là: hợp
1 + và
X^không
+ X^'hợp
Vì bộ
có vậy
n =điều
4 thanh
nêntương
độ dàihợp
chuỗi

PRSB
là 2^-1
R
R
R
R
Syncl
Sync2
Sync8
= 15. Giả
sử trạng
thái
đầunhiên
là byt
1000,
chuỗi 187
giảbytes
ngẫu Syncl
nhiên sẽ
được tạo ra như
187
1.2.1.4.
187
Ấpbytes
dụngban
ngẫu
hóa trong
DVR-S
187 bytes
-t

trong bảng:
Theo tiêu chuẩn DVB-S, dòng dữ liệu đầu vào hệ thống là dòng truyền tải
BảngHình
1.1. 1.6.
Ví dụ
cáctrúc
trạng
tháitruyền
và đầutảirasau
củakhi
mạch
tạongẫu
chuồi
giả ngẫu
Cấu
dòng
được
nhiên
hóa nhiên
MPEG-2. Độ dài các gói của dòng truyền tải là 188 byte, trong đó có một byte
Quá trình ngẫu nhiên hóa được thực hiện ngay cả khi không có dòng bit đầu
dùng đế đồng bộ gói với giá trị luôn bằng 47HEX (01000111). Việc phân tán
Hình 1.8. Gói TS sau khi được mã hóa RS (204,188)
978

10


Đa thức tạo mã:g(x) = (x+Ả^) (x+Ả^)... (x+A^) với Â= 02HEX.
Đa thức tạo trường: P(x) = x^ + x^ + x^ + x^ + 1.

Mã RS (204, 188) là mã được rút gọn dựa trên mã gốc RS (255, 239). Trước
khi đưa vào bộ mã hóa RS (255, 239), dòng bit được thêm vào 51 byte mang giá trị
0. Tại đầu ra bộ mã hóa các giá trị này sẽ bị loại bỏ để tạo thành gói 204 byte.
Theo lý thuyết về mã khối, mã RS (204, 188) có thể sửa được tối đa 8 byte
trong 1 gói. Khả năng sửa lỗi của mã khối đối với lỗi ngẫu nhiên phụ thuộc
vào số vị trí nhỏ nhất khác nhau giữa các cặp mã khác nhau, được gọi là khoảng
cách Hamming. Mã RS (204, 188) có thể sửa được cả lỗi ngẫu nhiên (random
error) và lỗi chùm (burst error), tuy nhiên nó chỉ hiệu quả đối với các lỗi đơn, nếu
lỗi chùm ảnh hưởng đến nhiều hơn 8 byte thì mã RS (204, 188) không thế khắc
phục được mà phải kết họp với các phương pháp sửa lỗi khác.
1.2.3. Khối xáo trộn bit
Phương pháp xáo trộn bit được kết hợp với mã ngoài RS (204, 188) để nâng
cao khả năng sửa lỗi chùm. Khi có lỗi chùm xảy ra, chất lượng tín hiệu thu được
suy giảm đột ngột. Neu lỗi chùm xảy ra vượt quá 8 byte thì phương pháp mã sửa
sai RS (204, 188) không thế khắc phục được và dẫn tới sự sai lệch trong quá trình
giải mã lại tín hiệu. Nguyên lý của việc xáo trộn bit là xáo trộn các byte trong các
gói khác nhau theo một quy luật nhất định, sao cho các byte liền nhau sẽ thuộc các
gói khác nhau. Tại phía thu, việc xáo trộn được làm ngược lại với phía phát. Khi có
lỗi chùm xảy ra trên đường truyền thì các lỗi đó phân đều trên các gói mà không
tập trung tại một gói, nhờ đó mà khi đường truyền bị lỗi chùm thì vẫn có thể khắc
phục được trong một giới hạn nào đó.
Việc xáo trộn được thực hiện thông qua đối chỗ các byte khác nhau qua 12
nhánh, các nhánh có cấu trúc là các thanh ghi dịch FĨFO (First In First Out-vào
trước ra trước). Mồi nhánh bao gồm j*M ô (cell). Mồi ô có kích thước là 1 byte.
Trong đó:
j: chỉ số của nhánh. Giá trị tù’ 0 đến 11.
N: độ dài của gói sau mã hóa ngoài. N = 204 byte.
I: tổng số nhánh, còn gọi là độ sâu xáo trộn (interleaving depth). 1=12.
M: độ dài thanh ghi dịch nhỏ nhất. M = N/I = 204/ 12 = 17 byte.

11


Như vậy mỗi nhánh có kích thước từ 0, 17, 34. ..187 byte.

Hình 1.9. Nguyên lý hoạt động của bộ xáo trộn/ giải xáo trộn
Khi nhận được byte đồng bộ gói, bộ xáo trộn sẽ bắt đầu thực hiện việc xáo
trộn các byte giữa các gói với nhau. Giả sử thời gian chuyên mạch là T, tương ứng
với thời gian truyền đi 1 byte. Đe mồi byte có thể dịch đi 1 vị trí trong 1 nhánh cần
thời gian là 12T là khoảng thời gian để chuyển mạch thực hiện một chu kỳ.
Trong nhịp đầu tiên, byte đồng bộ không bị trễ được đi qua nhánh”0”. Đen
nhịp thứ 2, byte thứ 2 (byte tiếp sau byte đồng bộ) được nạp vào ô đầu tiên của
nhánh” l”đồng thời đọc số liệu tại ô cuối cùng của nhánh” 1”. Như vậy độ trễ của
byte đọc ra (từ lúc vào nhánh đến lúc ra khỏi nhánh) đối với nhánh 1 được xác định
như sau:
Ti = 12T * số cell trong nhánh” 1”= 12T * M = 12 * 17 = 204T

(1.3)

Khi nhịp thứ 3 bắt đầu, byte tiếp theo được nạp vào nhánh” 2”đồng thời
đọc ra byte cuối cùng ở nhánh”2”và cứ như vậy cho đến hết nhánh” 1 l”bộ xáo trộn
sẽ trở về nhánh”0”và tiếp tục chu kỳ mới.
Độ trễ của các byte khi đi qua nhánh j được xác định như sau:
Tj = 12T * M * j = 12T * 17 * j = 204T * j

(1.4)

Tại phía thu, bộ giải xáo trộn cũng có nguyên lý tương tự như bộ xáo
trộn. Các byte cũng được đưa qua các thanh ghi dịch với chiều dài tương ứng với
chỉ số nhánh là (11 -j) ô. Như vậy các byte tại phía phát có độ trễ ít sẽ được

làm trễ nhiều hơn và ngược lại sao cho tổng độ trễ của cả phần thu và phát của
tất cả các byte là 12T * M * (i + 1 l-j) = 2244 T. Như vậy thứ tự các byte sau khi ra

12


khỏi bộ xáo trộn sẽ có thứ tự như trước khi vào bộ xáo trộn. Sự khác biệt của
dòng bit đầu ra so với đầu vào bộ xáo trộn là số liệu trong mỗi gói ở đầu ra sẽ
là số liệu của nhiều gói khác nhau ở đầu vào. Các byte đồng bộ gói không bị
thay đổi vị trí (không bị trễ). Khi có lồi chùm xảy ra trên 1 gói thì lỗi sẽ được
phân chia trên các gói này trước khi được đưa đến khối giải mã ngoài, do vậy
làm tăng khả năng sửa lỗi của mã RS (204, 188).

1.2.4. Mã hóa trong-mã chập
Mã hóa trong là lớp mã thứ 2 được sử dụng trong truyền hình số vệ tinh và
truyền hình số mặt đất đế nâng cao hon nữa khả năng sửa lỗi đường truyền. Mã hóa
trong theo tiêu chuẩn DVB-S là loại mã chập (convolutional code). Mã chập
không xử lý các khối bit cố định như mã khối. Dòng bit đầu vào bộ mã hóa là
liên tục và được đưa vào một thanh ghi dịch có kích thước K (tầng), được gọi là
chiều dài ràng buộc của bộ mã hóa (constraint length). Tín hiệu đầu vào sẽ được
cộng modul 2 với nội dung chứa trong thanh ghi dịch. Sở dĩ gọi là mã chập vì tín
hiệu vào được mã hóa bàng cách cộng với chính nó đã được làm trễ về thời gian.
Đê đơn giản, xét một bộ mã chập sau:

Hình 1.11. Bộ tạo mã chập với độ dài K = 3
13


Thông sổ

Kỷ hiện

Giá trị

Tỷ lệ mã

RC

1/2

K

7

Chiều dài ràng buộc

3
5
Đa thức sinh của
nhánh
Một
thứbit
cách
1 phục
khácvụ
đê cho
biếu
Gl việc
diễn sửa
mã l+x

chập
+làxsử
+ xdụng
+x6 sơloại
đồ lưới
(trellis). Sơ đồđế tăng
nhiên,
các
lỗi2 có
thể
được
bỏ (puncturing)

X1
Y1
X1
Y1
X1
Y1
X1
Y1
X1
Y1

2 trong
3
6 củathời
lướinhánh
có
ưudụng

điếm
là có
thế
biếu
trạng
hiệu
suất
sử
dụng.
Nhờ
pháp
loạil+x
bỏ,+ thái
tiêugian.
chuấn
DVBs cógọithếlà
Đa thức sinh của
thứ
2đó:
G2 diễn
xmã
+xtheo
+x
hiệu.
SửTrong
các
bộ
lọcbiện
dẫn
đến các

can
nhiễu
giữa
cáctrục
Symbol
liền nhau,
đuợc
nhiễu
liêncác
Symbol
ISI. sau:
Đe 1/2,
khắc2/3,
phục3/4,điều
này,
mãntintiêu
đạt được
tỷ lệ thái
mã
7/8. các
Đâybộlà lọc
tỷ lệphải
giữathỏa
thông
có
[A] : trạng
ban đầu
của thanh
dịch.
X2 X3 X4 chuẩn

Y3 ghi5/6,
Nyquist. Loại bộ lọcX1
đuợcY2
sử dụng
trong trong tiêu chuẩn DVB-S là bộ lọc
ích nâng,
và thông
lệ ghi
1/2
phản
ánh không sử dụng loại bỏ bit nhằm
Y2 Y3 Y4 cos
Y1
Y4dịch.
[B]được
: tin
trạng
thái truyền.
sau
thanh
đặcđược
trưng
bởicủa
hệ Tỷ
sốX3
roll-off
a.
X2
X3 tối X4
X5 sửa lồi, trong khi đó tỷ lệ 7/82 đạt được hiệu suất các bit thông tin

đa khả
năng
Đa thức
sinh tại đầu ra 1: Gl = 1 + X + X .
Y2
Y3
Y4 Đa thức
Y5 sinh tại đầu ra 2: G2 = 1 + X2.
lớn nhất. Tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng cụ thể đòi hỏi khả năng sửa lồi hay
truyền đạt
H(f) của bộ lọc cos nâng:
X2
X3
X4 Hàm
X5
Số các
tầngX6trong X7
thanh ghi dịch của bộ tạo mã trong hình có độ dài
tốc
độ
bit
để
có
thể
lựa
chọn
tỷ lệ mã phù hợp.
Y2
Y3
Y4

Y5
Y6
1 1 . nY7
< |f| fN(l+a)
bằng 2, nhuHvậy
trạng thái có thế có làvóif
2 2 N=(l-a)
4 trạng
(00,(1.6)
01, 10, 11).
( f ) số
= các+ —sin
Do X1
việc loại
đối
X2
X3
Y2
2 bỏ2 là 2không
L
a xứng nên trước khi được đưa vào khối
thuộc vào
mã
đầu vào và trạng thái của bộ tạo mã mà từ mã đầu ra có thể
Y2
Y3 Tùy
Y1từtừmã
X3
điều--------chế, các

tại|f|2>nhánh
đầu ra bộ mã trong được sắp xếp lại đế có sự(1.7)
cân
H(f)
=
0
với
fN(l+ a)
►các giá trị như sau:
Y2
Y4 nhận
9
bằng giữa dòng bit từ 2 nhánh.
1 Rc ™
Các trạng thái
.
X3
Y5
Trong đó f N = —— = — là tần số Nyquist và a là hệ số roll-off được lựa
..
gian
X1
X1
Y2
Y4 , . X1
Y6 2 ----------------►Thời
2TS 2
của bộ tạo mã
Y1
X3 chọn

X5tùy~Ỹtheo
X7 kiểu điều chế được sử dụng. Khi sử dụng~Ỹđiều chế BPSK và QPSK
Hình 1.14. Sơ đồ lưới của bộ tạo mã chậpTđược xét
T
■s
hệ số \a = 0,35. Đối với điều chế 8PSK hay 16QAM hệ số a = 0,35 hoặc 0,25
Mã chập được sử dụng trong tiêu chuẩn DVB-S có nguyên lý tương tự như
\\
Roll-off = 0.2
tùy thuộc\ vào
cấu hình thiết bị hay lựa chọn của người sử dụng hệ thống. 6
Y
trên với số
tầng
của 0.35
thanh ghi dịch là 6. Như vậy số trạng thái có thể có là 2 = 64
1.0
=Soll-off=
v>'

Gain

trạng thái. 1
\*
0.9
V'

G1= 133cct

0.

8

0.7

í\

\ *.\
Hình \1.12.
* \ Các trạng thái và đầu ra của bộ tạo mã chập được xét

0.

G2=thái.
171 cct
F mã chập có thế được biểu diễn bằng sơ đồ trạng
\ \ tạo
Hoạt động của bộ
oll-off = 0.5
\ '' V
6
Hình
1.16.
Vị trí các bit được loại bỏ trong các tỷ lệ mã tương úng
Các trạng thái được
hiện
nút,mã
biếu
diễn
giá trị
thanhDVB-S

ghi dịch theo
\ thế
Hình
1.15.
Sơ tại
đồ các
bộ tạo
chập
trong
tiêucủa
chuấn
0.5
V
Lọc trái.
băngMồi
gốctrạng
và điều
chiều từ1.2.5.
phải
sang
tháichế
có tín
thểhiệu
chuyển đến 2 trạng thái khác tương
0.4 1.2. Các thông số cơ bản của bộ tạo mã chập trong tiêu chuấn DVB-S
Bảng
điều
ứng vớiTrong
bit đầucác
vàothiết

là 0 bị
hoặc
1. chế tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh, tín hiệu được
0.3

xử lý bằng DSP
ở
chế cũng
trung 0.9
tần. Điều
0
0.1 khâu
0.2 điều 0.3
0.4 1/10như
0.5 các0.6bộ lọc
0.7 số 0.8
1.0 này
0.

giúp cho tín hiệu truyền hình có được độ linh động cao và tốc độ ổn định. Việc
1.17.
ứng
tần cho
số của
bộ lọc
giá điều
trị a khác
nhau 8PSK) dễ
điều chế Hình
tín hiệu

sửĐáp
dụng
DSP
phép
thayvới
đổicáckiểu
chế (QPSK,
dàng trong những trường hợp đặc biệt (ví dụ như truyền hình lưu động DSNG).
Tín hiệu vào bộ điều chế là tín hiệu số với các xung biểu diễn”0”và”l”.
Phố tầnTỷsốlệcủa
các tương
tín hiệu
là vô
vàbit
đòi
kênh truyền
mã 1/2
ứngnày
với theo
dòng lý
bit thuyết
đầu ra gấp
đôihạn
dòng
đầuhỏi
vào.
cũng phải
hạnsửa
đế lỗi
truyền

dẫn.
này không
thể thực hiện
Điềucónàybăng
đem thông
đến khảvônăng
cao cho
tín Điều
hiệu nhưng
đồng thời
được
tronglãng
thực
dothông
vậy cần
cóchỉ
cácchiếm
bộ lọc1/2
đểtrong
hạn chế
dảibit
thông
củađi.
tínTuy
cũng gây
phítế vì
tin phải
có ích
dòng
truyền

Hình 1.13. Sơ đồ trạng thái của bộ tạo mã chập được xét
15
16
14


BW
(MHz)

RS
(Mbaud)

54

42,2

46

35,9

40

RU (Mb/s) RU (Mb/s) RU (Mb/s) RU (Mb/s) RU (Mb/s)
Tỷ lệ 1/2

Tỷ lệ 2/3

Tỷ lệ 3/4

Tỷ lệ 5/6

Tỷ lệ 7/8

38,9

51,8

58,3

64,8

33,1

44,2

49,7

55,2

58,0

31,2

28,8

38,4

43,2

48,0

50,4

36

28,1

25,9

34,6

38,9

43,2

45,4

33

25,8

23,8

31,7

35,6

39,6

41,6

30

23,4

21,6

28,8

32,4

36,0

37,8

27

21,1

19,4

Bộ25,9
lọc

29,2

32,4

34,0

20,3

Hình 1.18.25,0
Sơ đồ khối28,1
điều chế và31,2
giải điều chế
QPSK trong DVB-S
18,7
32,8

26

68,0

Bảng 1.3. Sự Bảng
phụ thuộc
1.4. Tỷ
củalệtốc
mãđộ
trong
bit vào
và Eb/
băng
Nothông
yêu cầu
và tỷtạilệphía
mã trong
thu DVB-S

Bộ lọc

Tín hiệu sau khi qua bộ lọc băng gốc gồm 2 thành phần I(t) và Q(t)
Tỷ lệ mã trong
Eb/N0 yêu cầu (dB) (*)
được đưa
vào
2
bộ
trộn
Bộ tính
trộn điều
chế 2 tín
hiệu thành
với QEF
(*) Eb/ No yêu(Mixer).
cầu được
với BER
= 2.10"^
sau phần
giải I,
mãQ chập,
1/2
4,5
tín
từ bộ dao động nội (Local Oscillator), tuy nhiên đối với thành
sauhiệu
giải được
mã RSlấy(204,188).
2/3
QEF được định nghĩa là 5có xấp xỉ nhỏ hơn 1 lỗi trong 1 giờ ở đầu vào của

phần Q (Ọuadrature) thì tín hiệu từ bộ dao động nội được đảo pha 90°. Đầu ra của
3/4 bộ giải nén MPEG-2 tương ứng5,5
với BER
10"^.pha là 7t/4, 37U/4, 57C/4, 7ĩĩ/4.
2 bộ trộn kết họp lại tạo thành sóng
mang10"^
với đến
các góc
5/6
7/8

Tiêuthái
chuẩn
truyền hình 6vệ tinh lưu động DVB-DSNG (EN 301 210) [5]
Mỗi1.4.
trạng
Trong
đó:pha này biểu diễn một Symbol tương ứng trong biểu đồ chòm
6,4
Hiện(Bandwidth):
nay, điều
một chế
trong
những
dụng
trọng
kỳ thuật
truyền
sao. Phương
pháp

QPSK
cótínứng
4hiệu.
trạng
tháiquan
Symbol
do của
vậy mỗi
Symbol
bao
BW
Băng
thông
hình
là chức
truyền ứng
hìnhvớilưu
trục
như chế
thể
gồm log24
= 2năng
bit, tương
tốcđộng.
độ dữCác
liệu chương
tăng gấphình
2 lần
so tiếp
với điều

thao,
nhạc,
phỏng vấn, cầu truyền hình... luôn có sức hấp dẫn với khán giả. Đe
BPSKca
thông
thường.
RS: điều
Tốc này,
độ Symbol.
truyền
suấtlà sửcácdụng
băng thông
thực hiện
phương Coi
phápkênh
thường
đượccó sửhiệu
dụng
xe truyền
hình
BW/RS
1,28. mặt trực tiếp tại nơi diễn ra sự kiện, truyền tín hiệu về cho studio xử
lưu động= SNG
Ru:qua
Tốcvệ
độ tinh.
dòng bit
sau giải
mãlưu
FEC.

lý thông
Truyền
hình
động analog (PAL, SECAM, NTSC) sử
dụng điều
chế đối
FMvới
hoạtkênh
độngcóởbăng
băngthông
tần c36vàMHz:
Ku cóTốc
thiếtđộbịSymbol:
phát cồng
và
Ví dụ
Rskềnh
= 36:
đã trở=nên
lỗi thời.
Hiện Sử
nay,dụng
phố biến
hệ thống
kỹ thuật
với
1,28
28,125
Mbaud.
điều là

chếcácQPSK,
mỗiSNG
Symbol
gồmsố2 DSNG
bit thông
những
ưu vậy
điểmtốc
như:
tin.
Như
độ bit sau bộ mã hóa chập là: Rl = 28,125 * 2 = 56,25 Mbit/s.
bớt 3/4,
kích tốc
thước
khuếch
đại...).
Với tỷ -lệ Giảm
mã chập
độ của
bit trạm
trướcphát
khi lên
vào(anten,
bộ mãbộ
chập
là: R2
= 56,25 * 3/4 =
Hình
1.19.

Giản
đồ
chòm
sao
định
vị
các
bit
điều
chế
QPSK
- Yêu cầu EIRP vệ tinh thấp hơn.
42,1875 Mbit/s. Sử dụng mã Reed-Solomon (204, 188) nên tốc độ bit hữu ích
Tín hiệu- sau
điềucao
chếhiệu
sẽ được
đưadụng
đến phổ.
khối cao tần nhằm biến đổi tín hiều trung
Nâng
suất sử
trước khi thêm các bit sửa lỗi là: Ru = 42,1875 * 188/204 =38, 8786 Mbit/s.
tần thành
tần 1997,
trước khi
công suất đế đưa
đến trên
antencơ
phátsởlênkếvệ thừa

tinh. tiêu
Vàocao
năm
tiêukhuếch
chuẩnđạiDVB-DSNG
ra đời
Tuy các tỷ lệ mã cao có hiệu suất dòng bit lớn hon nhưng khả năng
Sau
quasốbộ
tín
hiệu truyền
đượcQPSK
đưa
tới
khối
điều
chế.
pháp điều
1.3.DVB-S.
Cáckhi
thông
kỹ lọc,
thuật
đường
của tiêu
chuân
DVB-S
chuẩn
Bên
cạnh

kiểu
điều
chế
trong
DVB-S,
tiêuPhưong
chuẩn DSNG
bổ
chống
nhiễu
thấp,
không
phù
hợp
vớiDVB-S
đường truyền
kém.
Bảng
sau cho
thấy
mối
chế
được
sử
dụng
trong
tiêu
chuẩn
là
điều

chế
pha
vuông
góc
QPSK.
thấy 8PSK
so sánh
giữa băng
thông
mã
sung kỳBảng
thuật sau
điều cho
chế lưới
và 16QAM.
Điều
này tín
tạo hiệu
cho hệtruyền,
thống tỷ
khảlệnăng
quan
hệ
giữa
tỷ
lệ
mã
và
tỷ
số

năng
lượng
bit
trên
mật
độ
phố
công
suất
tạp
âm
Sở
đượclượng
gọi là
điềuphương
chế hữu
vuông
tín hiệu
chế
2 thành
phần
chập
với
thông
tin
íchgóc
thu
sau sau
giải
mã

nhiễu.
Thông
tinI
linhdĩhoạt
điều
chỉnh
pháp
mãvìđược
hóa
kênh
và điều
điềuchống
chếgồm
trong
những
điều
(Eb/
No).tăng
Tỷ số(Quadrature)
Eb/ No
chọnnhau
đê thỏa
tiêu
chí
QEF
khi qua
mã
(Inphase)
lệch
90°.

Trong
2sau
thành
phần
I,giải
Q cho
này
hữu
ích
lệ được
mã chập
được
sử mãn
dụng
và DVB-S,
băng
thông
được
cấpbộphát
kiện cụ
thểvàđểọtheo
tối đatỷchất
lượng.
Reed-Solomon.
vậy,
chính
là 2 đầu ra Như
của bộ
tạotùy
mãthuộc

chập. vào ứng dụng cụ thế và chất lượng đường truyền
kênh truyền.
mà tỷ lệ mã được lựa chọn phù hợp.
18
17
20
19


1.4.1. Sơ lược về điều chế mã lưới
Điều chế mã lưới TCM được Ungerboeck phát minh vào năm 1971. Thông
thường trong xử lý tín hiệu, mã hóa và điều chế là 2 quá trình riêng biệt. Tuy
nhiên với phương pháp TCM, điều chế và mã hóa được kết hợp với nhau để nâng
cao hiệu suất của hệ thống. Hệ thống TCM gồm 2 thành phần chính: Bộ mã hóa
lưới (mã chập) và bộ ánh xạ bit lên chòm sao điều chế.
Điều chế (k+1)bit Ánh xạ bit

Hình 1.20. Nguyên lý điều chế TCM
Việc sử dụng điều chế mã lưới TCM nhằm làm tăng hiệu suất sử dụng phố
tín hiệu. Băng thông cần thiết không thay đối vì tốc độ Symbol và độ rộng xung
không đổi. Điều khác biệt là Số bit trên một Symbol nhiều hơn khiến tốc độ bit tăng
lên. Điều này phải trả giá bằng việc khoảng cách giữa các Symbol trên chòm sao
điều chế giảm đi. Số mức M trong kỹ thuật điều chế M mức càng lớn thì
khoảng cách này càng giảm, gây khó khăn trong quá trình giải điều chế do yêu
cầu tỷ số tín hiệu trên tạp âm S/N phải đủ lớn. Kỹ thuật TCM khắc phục điều này
bằng cách sử dụng mã chập trước khi các bit được đưa vào điều chế để tăng khả
năng chống lỗi. Do vậy hiệu suất tăng lên trong khi băng thông và công suất phát là
không thay đối.
Điều chế mã lưới được sử dụng trong tiêu chuẩn DVB-DSNG là phương
pháp”pragmatic”TCM do Viterbi đề xuất. Phương pháp này không hiệu quả bằng

phương pháp TCM tối ưu, tuy nhiên nó sử dụng bộ mã chập tỷ lệ 1/2, 64 trạng thái
tiêu chuấn công nghiệp. Nguyên lý chung của”pragmatic”TCM trong DVB-DSNG
là chỉ mã hóa một số các bit đầu vào. Các bit còn lại không được thêm mã sửa
lỗi do vậy sẽ được ánh xạ lên các Symbol cách xa nhau trên biếu đồ chòm sao

21


điều chế. Nhờ vậy, tốc độ bit truyền qua hệ thống tăng lên so với DVB-S
nhung vẫn đảm bảo giải mã chống lỗi được ở phía thu.

Các byte tìr Nhánh được mã hóa
bộ xáo trộn
\--------------------------------------/
r./r, o
...
Mã chập tỷ lệ k/n
p/p : Song song - song song

1/2 bít được mã hóa cho
mỗi Symbol

p/s : Song song - nối tiếp

Hình 1.21. So đồ nguyên lý điều chế TCM”pragmatic”dùng trong DVB
1.4.2. Tiêu chuẩn DVB-DSNG (EN301 210)
Trong DVB-DSNG, quá trình xử lý dòng dữ liệu tương tự như tiêu chuẩn
DVB-S, với một số khác biệt:
• Thích nghi ghép kênh dòng truyền tải và phân tán năng lượng (theo DVBS).
• Mã hóa ngoài Reed-Solomon (204, 188) (theo DVB-S).

• Xáo trộn bit (theo DVB-S).
• Mã hóa trong:
■ Mã chập có loại bỏ bit (theo DVB-S).
■ Mã lưới”pragmatic”liên kết với 8PSK và 16QAM.
• Ánh xạ bit lên chòm sao điều chế:
- QPSK (theo DVB-S).
- 8PSK (khác DVB-S).
- 16QAM (khác DVB-S).
• Lọc băng gốc dùng bộ lọc cos nâng:
- Hệ số cuốn a = 0,35 cho QPSK, 8PSK, 16QAM.
■ Tùy chọn a = 0,25 cho 8PSK, 16QAM.
• Điều chế cầu phương (quadrature modulation) (theo DVB-S):
Khi sử dụng điều chế QPSK, tiêu chuấn DVB-DSNG hoàn toàn tương tự với
DVB-S. Trong 2 trường hợp còn lại, 2 tiêu chuẩn khác biệt nhau từ phần mã hóa
trong và điều chế. Ví dụ, với trường hợp 8PSK 2/3:

22


Kiểu điều chế
QPSK

N0 yêu cầu

Tỷ lệ

Hiệu suất phố

mã trong

(số bit/symbol)

(dB) (*)

1/2

0,92

4,5

Eb/

2/3
1,23
5,0
1.5. sai
Các2/3,
lựa cứ
chọn
điều
chếthìvàcómã
trong
-DSNG
VớiBảng
mã sửa
2 bit
vào
bit tại
đầuDVB
ra. Khối

chuyến đối song
Chương
23 hóa
3/4 songTIÊU
1,38
5,5ỨNG
CHUẨN
VÀvào
MỘT
SÔ
song ra song
sẽ biến
đôi
8DVB-S2
tín hiệu
thành
2 tínDỤNG
hiệu ra song song. Hai
6,0 tỷ lệ 1/2 trên đường E1 để
1,53 khối mã chập với
luồng bit5/6
này sẽ được đưa qua

sốvới
qua1 vệ
hiện
được
dụng
rộngcho
rãi

tạo ra 2Chuấn
bit
1 nhịphình
cùng
bit tinh
trên DVB-S
đường NE
tạo ra
3 bitsửtrên
1 nhịp
7/8trêntruyền
1,61
6,4đếđang
trên
thế giới,
nhiênđiều
nhu chế
cầu 8tăng
băng
tầnđưa
và đến
tốc độ
phù hợp
với 1tuy
Symbol
PSK.hiệu
Sau quả
đó 3sửbitdụng
này sẽ
được

khốitruyền
điều
2/3
1,84
6,9
dẫn
hiệu đế đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các dịch vụ như dịch vụ
chế 8tín
PSK.
5/6
2,30
8,9
HDTV, dịch vụ internet tốc độ cao qua vệ tinh....Chuẩn DVB-S2 (Digital Satellite

8PSK

8/9
2,46
9,4
Broadcasting 2n<^ Generation) ra đời để đáp úng các nhu cầu đó.
16ỌAM

3/4 thiệu về tiêu chuẩn2,76
9,0[6]
2.1. Giới
DVB -S2 (EN 302 307)
DVB-S2
là thế hệ thứ 23,22
của truyền hình số phát
7/8

10,7qua vệ tinh, được phát triến từ
năm 2003, phiên bản mới nhất là VI.2.1 tháng 8 năm 2009. DVB-S2 kết họp chức

•Dòng dữ liệũỊ Dừ liệu
1 vào đon 1
j chương ưinht Lệnh AC\
•Dòng dữ liệu, Dù liệu
vào đa 1
ịchưcmg trinh 1 Lệnh
ACN-

Giao
năng
diộn
>đầu vào
—
►

1 Đồng bộ ị Ị Xỏa gỏi Ị
J dòng
dừ 1.22.
Li trôngSo
!_ đồMã
4 Bộ Ị-»chế
Bộ8PSK
(1 tỷ lệ 2/3 trong DVB-DSNG
Hình
khối
điều
của

báhóaDVB-S
và các
ứng dụng chuyên nghiệp DVB-DSNG
•dợm 1 trượt
■liệutruyền
đau vào ị hình
i (ACMquảng
TS) j CRC-8

trong một tiêu chuẩn duy nhất. Trong
lai,
DVB-S2 sẽ dần thay thế cả hai tiêu
liên
\
-------^tưong
Khối
chập
kct -% điều chế QPSK. Giản đồ định vị bit
ị Đồng mã
bộ i 1 Xóạ
gói Ịtương tự’ như trong
!-►sử dụng băng tần và độ linh hoạt.
Giao
dòng dữ
trông Ltrội Mã
hóa-ị Bộ
chuấn này_ị nhờ
sựLịvượt
về hiệu
quả

diộn
ị(ACMTS)
điều chếiliộudauvàoi
8PSK, TCM
vớiỊ tỷCRC-8
lệ trên! đệm
2/3 như trong hình vẽ sau:
đầu vảo
So đồ khối hệ thống DVB-S2 như sau:
CHẺ Độ THÍCH NGHI

Báo hiệu BB

(*): Eb/NO yêu cầu được tính với BER=2xlO"^ trước giải mã RS và
QEF sau giải mã RS.
QEF được định nghĩa là có xấp xỉ nhỏ hơn 1 lỗi trong 1 giò' ở đầu vào của
bộ giải nén MPEG-2 tương ứng với BER 10"^ đến 10"^.
1.5. Kết luận chương 1
Tiêu chuấn DVB-S và DVB-DSNG thiết kế trên cơ sở gia tăng khả
năng chống nhiễu cho dòng truyền tải MPEG-2 và hiện đang được sử dụng
rộng rãi trong truyền hình có các đặc điếm nổi bật là:
1. Tín hiệu đầu vào là dòng truyền tải MPEG-2 TS.
2. Kiểu điều chế là QPSK đối với DVB-S và QPSK, 8PSK, 16QAM đối
Hình 1.23. Giản đồ định vị bit điều chế 8PSK tỷ lệ 2/3 trong DVB -DSNG
với DVB-DSNG
Các
phương
phápnhiễu:
điều Mã
chếngoài

và mã
hóaRS(204,188)
khác trongvàDVB-DSNG
cũng
3. Mã
hóa chống
là mã
mã trong là mã
chậpcó
nguyên 4.lý Hiện
tươngchỉtựsử8PSK
2/3.hệSử
nhiều
tỷ và
lệ 0,25.
mã khác nhau giúp cho hệ
dụng hai
số dụng
rool-off
là 0,35
thống DVB
khảchế
năng
lựađịnh
chọn
phương
un tùy
theo điều
5. Mã-DSNG
hóa vàcó

điều
là cố
không
thayán
đổitốiđược
khi đang
trong kiện
quá
cụ thể.
trình
truyền tin.

23
24


UPL
--------------------------------►
■<

SYNC UP

SYNC UP

SYNC UP

L_ Tính
mã CRC-8

toán

ii

Thay thế cho byte
đồng bộ tiếp theo

Nếu như
phần
mang
có ích
của gói
UP (ngoại
byte
vào đa chương trình),
chiavậy,
nhỏ
dòng
bitthông
thànhtincác
DATA
FIELD.
Cuốitrừcùng,
một
' tín hiệu báo hiệu được thêm vào đê thông báo cho phía thu biết những
5 thông
4
đông
bộ)
sẽ
được

đưa
vào
bộ
mã
hóa
CRC,
với
đa
thức
sinh:
g(X)
=
(X
+
X+
tin cơ bản về dữ liệu và cấu trúc khung. Định dạng của chuỗi bit đầu ra của khối
thích
nghi
kiểu truyền
dẫn sẽ bao gồm
BBHEADER
2
2
8 trường
7
6
4
2 (80 bit) và trường dữ
X3 +x + 1)(X + X+ 1)(X+ l) = x +x +x +x +x + 1.
liệu DATA FIELD có kích thước không cố định.

''8
Đâu
ra bộ mã
hóagiao
CRC
là phân
dư của phép tính: [ X u(X): g(X) ], trong
2.1.1.1.
Khối
diện
đầu vào
đóTheo
u(X) định
là góinghĩa,
đầu vào
8 bit DVB-S2
của byte có
đồng
đầusau
vàokhi
củatrừ
hệđithống
thếbộ.
là: Giá trị này sẽ thay thế
chohoặc
byte nhiều
đồng bộ
củatruyền
gói UPtảitiếp
theo,

còn byte đồng bộ bị thay thế sẽ được
- Một
dòng
(TS)
MPEG.
- Một hoặc nhiều dòng dữ liệu chung, có thể là dòng bit liên tục hoặc dạng
gói.
Do DVB-S2 chấp nhận nhiều dạng đầu vào khác nhau nên các dạng đầu vào
này cần phải được nhận biết và chuyến về một dạng chung. DVB-S2 phân loại đầu
vào dựa trên độ dài của dòng bit và gán các giá trị độ dài gói UPL (User
Packets Length) tương ứng như sau:
- Dòng truyền tải TS: Giá trị UPL cổ định và bằng (188 X 8) bit (độ dài
một gói MPEG). Byte đầu tiên luôn là byte đồng bộ (47HEX).
- Dòng dữ liệu chung: Có thể là dòng bit liên tục (được gán
ƯPL
= phụ
0 D),
I Các
hệ thống
j (nót đứt) không

i cầnvà
thictnhỏ
với các
hoặc dạng gói dữ liệu. Trong trường hợp gói, nếu độ dài gói không đổi
hơn
! ứng dụng quãng
I bá dòng truyền

64K thì UPL được gán bằng độ dài của gói, nếu không thỏa mãni đơn2 chương

điềutrình
kiện
trên thì đầu vào được xem như liên tục (UPL = 0D).
Đối với các gói dữ liệu không phải dòng truyền tải, nếu byte đồng bộ là byte
đầu tiên của gói thì byte này sẽ không bị thay đổi. Neu không, byte đồng bộa =bằng
0D
0,35;
sẽ được thêm vào phía trước của gói đồng thời giá trị UPL tăng thêm 8 bit.
- Tín hiệu điều khiến ACM (ACM

0,25: 0,2

Lọc BB và
Bộ xáo
Cỉ&timins ị trộn PL
điều chế
Command): Neu hệ thốngvuông
làmgócviệc

Điều chế
trong chế độ mã hóa điều chế thích nghi ACM,
Ánh xạtín hiệu điều khiển có thể được sử
Khung PL

dụng đế điều chỉnh tỷ lệ đầu Dòng
vào phân
cho cực
phù hợp với điều kiện truyền dẫn.
tính cho chế độ
điều khicn bộ đệm

Khung FEC

Khung PL

Đen kênh
RF vệ tinh

2.1.1.2. Bộ mã Hình
hóa CRC-8
2.1. So đồ khối hệ thống DVB-S2
Mã
hóaKhối
CRCthích
chỉ nghi
đượckiếu
sử truyền
dụng cho
2.1.1.
dẫn dạng dữ liệu gói. Nếu UPL = 0 D thì
khối này được
bỏthích
qua không
xử lý.
Khối
nghi kiểu
truyền dẫn thực hiện việc thích nghi giao diện đầu vào,
hợp
UPL
Ỷ hiện

0, dòng
đầu
sẽ có
chuỗi các
gói họp
dữ liệu
mãTrường
hóa CRC
-8 để
phát
lỗi, bit
đồng
bộvào
và kết
họpdạng
dòngmột
bit (trong
trường
đầu
người dùng UP (User Packet) với độ dài UPL, bắt đầu bằng byte đồng bộ (byte
25
26


T S / GS

S ỈS / M Ĩ S

CCM/A CM

IS SY I

NPD

11: Dòng gói truyền tải

1= một dòng

1: Có

1: Có

00: Dữ liệu chung, gói

0=nhiều dòng

0: ACM

0: Không 0: Không

01: Dữ liệu chung,liên tục

5 6

ìM-----------------

BBFRAME

Tỷ lệ mà LDPC

3/5
2/3
3/4
4/5
5/6
8/9
9/10

1

0

0

0

0

0

0

0

nguyên
các CUP.
2.1.2.
truyền
tải LDPC.
[7]

nidp
:Khối
kích thích
thướcnghi
khốidòng
bit sau
mã hóa
thích nghi ACM
DFL(lbit). ------------►
- Kbch-DFL-80 -►ỉ
Do các gói
có thể
bị chia
vào các
DATA
FIELD khác
các
DVB-S2
địnhUPnghĩa
2 loại
cấu trúc
khung
FECFRAME:
loại nhau
bình và
thường
- ISSYI-Input
Stream Synchronization Indicator: Chỉ thị cơ chế định thời ở
Lối vào BBFRAME
byteđộđồng

bộ
được
thay
CRC8ra
, nên
để thực
đồng
Lỗi
BBFRAME
ngẫuhiện
nhiên
có
dài
64800
bit
và thế
loạibằng
ngắntrường
16200sửa
bit.lỗiCác
khung
FECFRAME
dài
có bộ
khảở
DATA
FIELD
PADDING
phía thu có hoạt động hay không (lbit).
phía phát

cầnlỗichỉtốtrahơn
số nhưng
các bitcó
tính
FIELD
đến bit.
bit bắt
năng
bảo vệ
độ từ
trễđầu
lớn một
hơn DATA
so với loại
ngắncho
16200
Do đầu
vậy
- NPD-Null
Packet
Deletion:
Chỉ nhiên
thị cơhóa
chếtrong
xóa các
gói rỗng có hoạt động
Hình
2.6. Nguyên
lý ngẫu
DVB-S2

BBFRAME
(Kbdi
của trúc
trường
CRC
-8 đầu
tiên.
Khoảng
này dụng
sẽ-►được
cấu
khung
ngắn
được
lựa chọn
cho cách
các ứng
mà độchứa
trễ làtrong
quantrường
trọng
Hình
2.4.mã
Cáchóa
thành
trongFEC
khối thích nghi dòng truyền tải
hay không
(lbit).
2.1.3.

Khối
sửaphần
lỗi trước
bits)
SYNCD
trongcác
BBHEADER.
Bảngdụng
2.1. Giá
các trường
trong
MATYPE-1
(ví
dụ trong
ứng
lưu trị
lượng
internet),
còn
khung bình thường 64800 bit

BBHEADER

2/5
1/2

0

-CRC-8:
Ngược

lại,
có thị
thế
phân
chia mã
saohóa
mỗi
chỉ chứa một số
6) kidp
byte
chỉ
lỗi
áptrước
dụng
cho
9cho
byte
đầuDATA
tiên củaFIELD
BBHEADER.
thước
khối
bit
LDPC.
C: kích

!◄-------------4

1

(padding)
- CCM/ACM: Mã hóa(Scrambler)
và điều chế không đổi CCM hay mã hóa và điều chế

BBHEADER

1/4
1/3

đầy kích
thước
tối đaStream/Multiple
của
DATA
FIELD,
tương
ứngliên
vớiMột
độ dài
yêu
SYNC
= không
có
nếu
đầu vào
làInput
dòng
dữ
liệu
tục.

Trong
- Lấp
SIS/MIS-Single
đó:
Input
Stream:
haybitnhiều
10=0,20
Trình tự tạo
0

80 bits

!◄-------------

01=0,25

UP
cóđệm
thể
bị:vào
chia(lbit).
vào
nhiều
DATA
FIELD
khác
dữ
liệu
đầu

bắtBộ
đầu
của
trường
CRC
-8 đầu
tiên
thuộc
DATA
FIELD
đó.
N
kích
thước
khối
bit
saunhiên
mã hóa
hóa
BCH.nhau.
bch
BBERAME
Ngẫu

BBHEADER
và DATA FIELD _

2 3

00=0,35

cầu 5)
trước
khi
trừtrước
đi
80mã
BBHEADER
(Kbch-80).
Nhưvàvậy,
1 mã
0 hóa
0 BCH
1 bit
dòng
SYNCD
(2thước
byte):
khoảng
cách
từbitbit
đầu
tiên
bit một gói
Kbch*
kích
khối
hóa
BCH.
11của

=dựDATA
phòng FĨELD

10: Dự phòng

- > 1

1: Có

RO

80 bits I

DFL

I

Kbch-DFL-80 I

7 8 sử
9 dụng
1 0 1đế1 tối -----------------1 2 khả
1 3năng
1 4 bảo vệ chống
được
ưu hóa
-------------------►!◄-nhiễu
- - - - - -- (ví dụ trong các
2.1.2.1. Bộ Iđệm 1 5
dụng quảng bá thông thường).

Đầu ra của khối là khung BBFRAME sẽ được đưa vào khối mã
Bảng 2.2.
u u uCác
u u u Itham
I .... r số mã hóa đối với khung FECFRAME thường
BCH, do vậy BBFRAME phải có đúng kích thước theo yêu cầu của bộ mã
« t
Hình 2.2. Hoạt động của bộ mã hóa CRC-8
^_EXOR
(Kbch). Bộ
đệm được sử dụng trong trường hợp dữ liệu không đủ lấp đầy

ứng
hóa
hóa
một

2.1.1.3.
Merger/Slicer
FIELD Khối
PADDING
khungDATA
BBFRAME,
hoặc
nguyên
cáckhối
gói mã
UPhóa
nằmtrước
trong

DATA FIELD,
Hình
2.7.một
Cácsốthành
phầnlần
trong
FEC
Đầu
của bộchồ
Merger/Slicer
có bộ
thếđệm
là dòng
bit liên
tục (Kbch
hoặc -gói
UP.dẫn đếnDVB-S2
còn vào
có những
trống.các
Khibiện
đó
sẽ bổ
thêm
DFL
cũng
áp dụng
pháp sửa
lỗisung
trước

như
DVB-S,
tuy
•
Byte
thứ
2
(MATYPE-2):
Nếu
trường
SIS/MIS
chỉ
thị
nhiều
dòng
dữ
BBFRAME
(Kbch bits)
Khối Merger/Slicer gồm
2 thành phần, thực hiện—2-►
nhiệm vụ khác nhau:
80) bitphương
0 để khung BBFRAME
có độ
cần thiết là KbchĐối với
ứng
nhiên
mã 2hóa
vớidàiDVB-S.
thế dữtưong

ứng(ISI-Input
chodụng
mã
liệu đầu vào thì pháp
byte thứ
chứakhác
nội dung
xác định Thay
các dòng
liệu này
quảng
DFL =vàKbch-80
vậy
không
sử và
dụng
đệm.tra độ ưu tiên cường độ
Reed-Solomon
mãBCHFEC
chậpdolàsẽ
mã
khối
BCH
mãbộkiếm
Stream
• bá,
Identiíĩer),
Slicer:
nếu
không

được
dự cần
phòng.
LDPCFEC
thấp2)LPDC.
Ngoài
một
lượng
lớnChiều
các
tỷ lệ
mã
hóa
được
DVBUPL-User
Packet
Length
(2 byte):
dài
của
góivào
người
dùng
UP vào
[bit].
Đọc dòng
dữraliệu
vàosố(trường
hợp
có nhiều

đầu
thì
chỉ đưa
đọc
1 trong
số
Hình 2.3. Định dạng đầu ra sau khối thích nghi kiểu truyền dẫn
(n,dpc
bits)
------------------►
S2
cho
hệ
thống
cótrịthe
linh
hoạt
làm
việc theo
cáccóđiều
đường
UPL
các
trong
khoảng
[0,DATA
65535].
các giúp
dòng
đầunhận

vào)
rồigiá
chia
thành
các
khối
FIELD
kíchkiện
thước
DFL truyền
(Data
khác
nhau,
thậm
chí
cả
khi
mức
nhiễu
cao
hon
mức
tín
hiệu.
dụ:trị0000HEX
dòngmãn:
dữ liệu liên tục.
Field Length).VíGiá
DFL phải=thỏa
2.1.1.4.Nbch

Chèn
BBHEADER
Kbch
-kldpc
tbch
nldpc
000AHEX
= chiều
bằngkhung
10. BBFRAME. Bộ mã hóa
Định dạng đầu
vào bộ mã
hóa dài
sửagói
sai UP
là các
Một trường 16200
BBHEADER
độ dài cố >tải
định
(10
DFL
> 0byte) sẽ được thêm vào phần
12
UPL
= 188Xứng
8có
D:(Kbch-80)
gói
MPEG.

đưa16008
thêm các bit sửa
sai tương
với truyền
2 loại mã64800
hóa, tạo thành cấu trúc khung mới
12 bit
21600
64800
đầu21408
DATA
FIELD
nhằm
xác
định
cấu
củaFĨELD,
DATA
FIELD
Trong
đó KBCH
là độ
dài
khối
trước
khi
mã
hóa
BCH
(nhận

các giá đó.
trị
3)của
DFL-Data
Field
Length
(2 byte):
chiều
dài
củatrúc
DATA
[bit].
FECFRAME
như
sau:
12
25728
25920
64800
BBHEADER
gồm
cáctrong
thành
phần:
khác
nhau,
tùy
theo
tỷBBFRAME
lệkhoảng

mã được
áp
bitnghi
là dòng
kích
thước tải
của trường
Hình
2.5.
Khung
tại
đầu dụng),
ra khối 80
thích
truyền
DFL nhận
các
giáMã
trị
[0,
58112].
2.1.3.1.
hóa
ngoài-mã
BCH
Nbch
kldpc
;
32208
32400

- - - - - - 12
- - - - - - -64800
- - - I phương
1) Mã
MABCH
TYPE
byte):mã
mô
định
dạngsửcó
dòng
liệu
đầu
vào,
phápthế
thích
BBHEADER.
là(2000AHEX
loại
được
dụng
trong
DVB-S2
đê thay
cho
Ví dụ:Ngẫu
=tảData
độI dữ
dài
10 bit.

Kbchkhối
Nbch~Kbch
I ri|dpc"k|dpc
hóa
khung
12FieldBBFRAME
386882.1.1.5.
38880nhiên
64800
4)
SYNC
(lbyte):
bản
sao
của
byte
đồng
bộ
gói
UP.
nghi43040
kiểu Reed-Solomon.
truyền dẫn,
chế độ
làm việc
CCM
hayBCH
ACM,
hệ số roll-off
mã

ngoài
Nguyên
lý tạo
tù' sử
mã
được
nhưa.trong
sau: tiêu chuấn
10
43200
64800
Quá trình ngẫu
nhiên
hóa
được
dụng
tưongtóm
tự tắt
như
• - Merger:
Giả
Ví
dụ:
SYNC
=
47HEX:
gói
dòng
truyền
tải

MPEG.
Trong
đó:
12lĩiị^
48408
48600
64800
DVB-S
nhằm
phân
tán
năng
lượng
dòng
bit,
tránh
xuất hiện thành phần(2.DC
sử
khối
bit
cần
mã
hóa
là:
ni
=
(m
_J,
_2
,

,
I
H
Ị
11
^)
1)
K
• Liên
Byte đầu
tiênSYNC
(MATYPE-1)
gồm
cácđầu
thành
phần:
kết các
khối
DATA
FIELD
cùng
dòng
vào.chung
Trong trường
= OOHEX:
vào64800
làmột
dòng
gói đầu
dữ liệu

12 khicủa
51648
51840
trong phổ tín hiệu. Nguyên lý thực hiện trong DVB-S2 cũng sử dụng chuỗi giả
Stream/Generic
Stream:
Đầu
vào là trở
dòngnên
truyền
tải hay
bch khch
hợp53840
chỉ-- TS/GS-Transport
có
mộtđadòng
dữmã
liệu
đầu
khối64800
khối
Merger
không
cần
10vàobộ.
54000
Nhân
thức
từ
m (x)

với:
X thì
không
có
byte
đồng
ngẫu nhiên PRSB.
dòng
dữđược
liệu chung
(22.8.
bit).Cấu
57600
-1 8
thiết57472
và
bỏ
qua.
Hình
trúc1^FECFRAME
sau64800
bộ mã hóa
trước
Ta
có:
m(x)
= m^,x
+ mKbch_2 +.............+
n> x+
11},

(2.2)
8
58192
58320
64800
Tùy thuộc vào ứng dụng, việc phân chia các bit vào trường DATA
32
29
27
28
30
31