LỜI CAM ĐOAN
Trong quá trình thực hiện đề tài luận văn: Nghiên cứu các tiêu chuẩn truyền
hình số tiên tiến và ứng dụng tại Việt Nam. Tôi đã thực hiện đúng qui trình thực hiện
trong thời gian làm luận văn.
Trong quá trình nghiên cứu làm đề tài, tôi đã sƣu tầm và sử dụng một số tài liệu
trong nƣớc đã đƣợc xuất bản, và một số tài liệu theo tiêu chuẩn của ITU cũ và mới nhất
đã đƣợc thông qua trong những năm gần đây, cùng với một số bài báo và các tạp chí
trong và ngoài nƣớc.
Tôi không sử dụng sao chép vi phạm qui định đề ra ví dụ nhƣ: Sao chép các
luận văn cũ, sao chép các thông tin không có tính đích thực không đƣợc công bố.
Trên đây là lời cam đoan của tôi, nếu tôi vi phạm tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm
trƣớc hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ và khoa, viện đào tạo sau đại học.
Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2013
Tác giả luận văn
BÙI VĂN DŨNG
1
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Thuật
ngữ
Tiếng anh đầy đủ
Tiếng việt
A
AC
Auxiliary channe
Kênh phụ
AAC
Advanced Audio Coding
Mã hóa âm thanh tối ƣu
AC-3
Dolby AC-3 audio coding
Mã hóa âm thanh AC-3
ACI
Adjacent Channel Interference
Nhiễu kênh liền kề
ACM
Adaptive Coding and Modulation
Mã hóa và điều chế thích nghi
16APS 16-ary Amplitude and Phase Shift Điều chế khóa dịch pha và biên
K
Keying
độ 16 mức
32APS 32-ary Amplitude and Phase Shift Điều chế khóa dịch pha và biên
K
Keying
độ 32 mức
Nhiễu trắng gaussian
AWG
N
Additive White Gaussian Noise
ATSC
Advance
Television
Committee
AVC
Advanced Video Coding
Mã hóa video tiên tiến
ASI
Asynchronous Serial Interface
Giao diện tuần tự không đồng bộ
Standards Ủy ban truyền hình tiên tiến
B
and Mã hóa và điều chế các bit xen kẽ
BICM
Bit
Interleaved
Modulation
BW
BandWidth
Băng thông
BB
BaseBand
Băng tần cơ sở
Coding
2
Thuật
ngữ
Tiếng anh đầy đủ
Tiếng việt
BSS
Broadcasting Satellite Service
Dịch vụ truyền hình vệ tinh
BER
Bit Error Ratio
Tỷ lệ lỗi bít
C/N
Carrier to noise ratio
Tỷ số tín/ tạp
CATV
Community
Television
CBR
Constant Bit Rate
Tốc độ bít không thay đổi
CCM
Constant Coding and Modulation
Điều chế và mã hóa không đổi
CCI
Co-Channel Interference
Nhiễu kênh
CP
Continual pilot
Pilot liên tục
CRC
Cyclic Redundancy Check
Mã vòng kiểm tra
DAB
Digital Audio Broadcasting
Phát thanh số
DCT
Discrete Cosine Transform
Biến đổi cosine rời rạc
DBPS
K
Differential
Keying
DIBE
G
Digital broadcasting Exper’s Group
Nhóm chuyên gia phát sóng số
DFT
Discrete Fourier Transform
Chuyển đổi Fourier rời rạc
DF
Data Field
Trƣờng dữ liệu
DVB
Digital Video Broadcasting
Quảng bá truyền hình số
DNP
Deleted Null Packets
Xóa gói rỗng
DSNG
Digital Satellite News Gathering
Thu thập tin tức qua vệ tinh số
C
Antenna(cable) Truyền hình cáp
D
Binary
Shift Khóa dịch pha sai hai mức
Phase
3
Thuật
ngữ
Tiếng anh đầy đủ
Tiếng việt
DTV
Digital Television
Truyền hình số
DTH
Direct To Home
Truyền hình trực tiếp tới hộ gia
đình
DTTB
Digital
Terrestrial
broadcasting
DVD
Digital Versatile Disc
Đầu đĩa đa năng kỹ thuật số
DVBS
Digital Video Broadcasting- Satellite
Truyền hình số qua vệ tinh
DVBC
Digital Video Broadcasting- Cable
Truyền hình số qua cáp
DVBH
Digital Video
Handheld
Broadcasting
- Truyền hìn số di động
DVBT
Digital Video
Terrestrial
Broadcasting
- Truyền hình số mặt đất
Television Truyền hình số phát sóng mặt đất
E
EAV
End of Active Video
Kết thúc tín hiệu video tích cực
EDTV
Enhanced Definition TeleVision
Hệ truyền hình có độ phân giải
cao
EBU
European Broadcasting Union
Hiệp hội phát thanh truyền hình
châu Âu
ECM
Entitlement Control Message
Bảng tin điều khiển cấp phép
ETSI
European Telecommunications
Standards Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu
Âu
EIRP
Effective Isotropic Radiated Power
Công suất bức xạ đẳng hƣớng
hiệu dụng
F
4
Thuật
ngữ
Tiếng anh đầy đủ
Tiếng việt
FEC
Forward Error Correction
Mã sửa lỗi trƣớc
FIR
Finite Impulse Response
Đáp ứng xung hữu hạn
FSK
Frequency Shift Keying
Khóa dịch tần
FSS
Fixed Satellite Service
Dịch vụ vệ tinh cố định
FFT
Fast Fourier Transform
Biến đổi Fourier nhanh
FIFO
First-In, First-Out shift register
Vào trƣớc, ra trƣớc
H
HDTV High Definition TeleVision
Truyền hình độ phân giải cao
HP
High Priority
Ƣu tiên cao
HEAAC
High Efficiency AAC
Hiệu suất cao AAC
HFC
Hybrid Fibre Coax
Mạng cáp lai
IBO
Input Back Off
Dự phòng đầu vào
IFFT
Inverse Fast Fourier Transform
Biến đổi fourier ngƣợc nhanh
IMUX
Input Multiplexer
Ghép kênh đầu vào
IP
Internet Protocol
Giao thức internet
ISO
International Standards Organisation.
Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế
ISDN
Integrated Services Digital Network
Mạng số đa dịch vụ
ISDB
Integrated
Broadcasting
IS
Interactive Services
Dịch vụ tƣơng tác
ISCR
Input Stream Clock Reference
Tham khảo đồng hồ dòng đầu vào
I
Services
Digital Tiêu chuẩn truyền hình số của
Nhật
5
Thuật
ngữ
Tiếng anh đầy đủ
Tiếng việt
ISI
Input Stream Identifier
Nhận dạng dòng đầu vào
ISSY
Input Stream Synchronizer
Đồng bộ hóa dòng đầu vào
ISSYI
Input Stream Synchronizer Indicator
Chỉ thị đồng bộ hóa dòng đầu vào
LDPC
Low Density Parity Check
Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp
LNB
Low Noise Block
Bộ lọc nhiễu thấp
LSB
Least Significant Bit
Bít nhỏ nhất
LDTV
Limited Definition TeleVision
Truyền hình độ phân giải giới hạn
LP
Low Priority
Ƣu tiên thấp
MAT
V
Master Antenna Television
Truyền hình anten chung
MIS
Multiple Input Stream
Dòng đầu vào ghép kênh
MPE
Multi-Protocol Encapsulation
Tổng hợp đa giao thức
MSB
Most Significant Bit
Bít lớn nhất
L
M
MPEG Moving Picture Experts Group
Nhóm chuyên gia nghiên cứu ảnh
động
MUX
Multiplex
Ghép kênh
MMD
S
Multichannel, Multipoint Distribution Hệ thống phân tán đa kênh, đa
System
điểm
N
NBC
Non-Backwards-Compatible
Không tƣơng thích ngƣợc
NA
Not Applicable
Không áp dụng
6
Thuật
ngữ
Tiếng anh đầy đủ
Tiếng việt
NP
Null Packets
Gói rỗng
NPD
Null-Packet Deletion
Xóa gói rỗng
NIT
Network Information Table
Bảng thông tin mạng
Hình ảnh theo yêu cầu
NVOD Near Video On Demand
O
OMU
X
Ghép đầu ra
Output Multiplexer
Ghép kênh phân chia tần số trực
giao
OFDM Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
P
PAL
Phase Alternating Line
Hệ truyền hình pha thay đổi theo
dòng quét
PAT
Program Association Table
Bảng thông tin chƣơng trình
PAPR
Peak to Average Power Ratio
Công suất đỉnh
PRBS
Pseudo-Random Binary Sequence
Chuỗi giả ngẫu nhiên nhị phân
PES
Packetised Elementary Stream
Dòng cơ bản đóng gói
PER
Packet Error Rate
Tốc độ sửa lỗi gói
PLL
Phase-Locked Loop
Vòng khóa pha
PLP
Physical Layer Pipe
Lớp vật lý riêng lẻ
PCR
Program Clock Reference
Tham khảo đồng hồ chƣơng trình
PDC
Programme Delivery Control
Điều khiển truyền chƣơng trình
PID
Packet IDentifier
Nhận dạng gói
PIL
Programme Identification Label
Nhãn nhận dạng chƣơng trình
7
Thuật
ngữ
Tiếng anh đầy đủ
Tiếng việt
PMT
Program Map Table
Bảng bản đồ chƣơng trình
PS
Program stream
Dòng chƣơng trình
PSI
Program Specific Information
Thông tin đặc tả chƣơng trình
PSTN
Public Switched Telephone Network
Mạng chuyển mạch điện thoại
công cộng
PSK
Phase Shift Keying
Khóa dịch pha
8PSK
8-ary Phase Shift Keying
Khóa dịch pha 8 mức
QAM
Quadrature Amplitude Modulation
Điều chế biên độ vuông góc
QEF
Quasi Error Free
Hầu nhƣ không có lỗi
QPSK
Quaternary Phase Shift Keying
Điều chế dịch pha vuông góc
RDS
Radio Data System
Hệ thống dữ liệu vô tuyến
RS
Reed-Solomon
Mã sửa lỗi
SD
Standard Definition(Video)
Độ phân giải theo tiêu chuẩn
SDT
Service Description Table
Bảng mô tả dịch vụ
SDTV
Standard Definition TeleVision
Truyền hình theo tiêu chuẩn
SNG
Satellite News Gathering
Cổng tin tức truyền hình vệ tinh
SOF
Start Of Frame
Khởi động của khung
SFN
Single Frequency Network
Mạng đơn tần
SI
Service Information
Thông tin về dịch vụ
Q
R
S
8
Thuật
ngữ
SIT
Tiếng anh đầy đủ
Tiếng việt
Bảng thông tin lựa chọn
Selection Information Table
SMAT Satellite Master Antenna Television
V
Hệ thống thu truyền hình vệ tinh
bằng anten chung
SP
Scattered pilot
Pilot gián đoạn
SMI
Storage Media Interoperability
Khản năng cộng tác phƣơng tiện
thông tin đại chúng
STS
Synchronization Time Stamp
Nhãn đồng bộ thời gian
TDT
Time and Date Table
Bảng ngày, giờ
TDM
Time Division Multiplex
Đa thành phần phân chia theo
thời gian
TDMB
Terrestrial
broadcasting
TPS
Transmission Parameter Signalling
Báo hiệu tham số truyền dẫn
TS
Time slot
Khe thời gian
TS
Transport Stream
Dòng truyền tải
TSDT
Transport Stream Description Table
Bảng mô tả dòng truyền tải
TR
Transmission rate
Tốc độ truyền dẫn
T
digital
multimedia Mạng đa phƣơng tiện truyền hình
số mặt đất
TMCC Transmission Multiplexing
configuration control
Điều khiển đa cấu hình và truyền
tải
TV
Thu hình
Television
U
UECP
Universal Encoder Communication Giao thức truyền thông mã hóa
Protocol
phổ biến
9
Thuật
ngữ
Tiếng anh đầy đủ
Tiếng việt
UTC
Universal Time Co-ordinated
Phối hợp thời gian chung
UP
User Packet
Gói sử dụng
UPL
User Packet Length
Chiều dài gói dữ liệu sử dụng
VCM
Variable Coding and Modulation
Mã hóa và điều chế thay đổi
VLC
Variable Length Coding
Mã độ dài thay đổi
VSB
Vestigial Sideband
Biên tần cụt
VPS
Video Programme System
Hệ thống chƣơng trình Video
GI
Guard Interval
Khoảng bảo vệ
GPS
Global Positioning System
Hệ thống định vị toàn cầu
GSE
Generic Stream Encapsulation
Dòng tổng hợp
V
G
10
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... 1
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .............................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................. 15
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................ 17
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 19
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH TƢƠNG TỰ, TRUYỀN HÌNH SỐ .. 20
1.1.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƢƠNG TỰ ........................... 20
1.1.1.Nguyên tắc truyền hình tƣơng tự và sơ đồ khối ............................................... 20
1.1.2. Nguyên lý tạo tín hiệu Video ........................................................................... 21
1.1.3. Quá trình quét .................................................................................................. 23
1.1.4. Quá trình tái tạo lại hình ảnh .......................................................................... 24
1.2.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH SỐ ........................................... 25
1.2.1. Nguyên tắc truyền hình số và sơ đồ khối ........................................................ 25
1.2.2.Truyền hình số có các đặc điểm sau đây .......................................................... 26
1.2.3. Cơ sở biến đổi tín hiệu video truyền hình số ................................................... 29
1.3.Quá trình chuyển đổi từ truyền hình tƣơng tự sang truyền hình số ........................ 30
1.3.1. Khả năng chuyển đổi từ máy phát tƣơng tự sang máy phát số ........................ 33
1.3.2. Thực hiện chuyển đổi ...................................................................................... 34
1.4.Kết luận ................................................................................................................... 34
CHƢƠNG 2 : CÁC TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH ................................................. 36
2.1.Giới thiệu chung tiêu chuẩn truyền hình số ............................................................ 36
2.1.1.So sánh ATSC , DVB-T ................................................................................... 37
2.1.2. Lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất của cảc nƣớc .............................. 38
11
2.2. Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn ATSC ......................................................... 40
2.2.1. Đặc điểm chung ............................................................................................... 41
2.2.2. Hệ thống máy phát VSB .................................................................................. 44
2.2.3. Kết luận ............................................................................................................ 46
2.3. Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn ISDB .......................................................... 47
2.3.1. Giới thiệu về ISDB .......................................................................................... 47
2.3.2. Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ISDB-T ..................................................... 48
2.3.3. Tiêu chuẩn truyền hình số vệ tinh ISDB-S (Integrated Service Digital
Broadcasting- Satellite) ............................................................................................. 52
2.4. Hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn DVB ........................................................... 53
2.4.1. Giới thiệu chung .............................................................................................. 53
2.4.2. Đặc điểm của các hệ thống DVB ..................................................................... 54
2.4.3. Tiêu chuẩn hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S...................................... 54
2.4.4. Tiêu chuẩn truyền hình số vệ tinh DVB-S2 ................................................... 59
2.4.4.1. Công nghệ truyền dẫn theo tiêu chuẩn DVB-S2 [5] ................................... 59
2.4.4.2. So sánh tiêu chuẩn DVB-S và DVB-S2...................................................... 65
2.4.4.3.Hiện trạng sử dụng truyền hình số tiêu chuẩn châu âu DVB-S và DVB-S2 tại
Việt Nam ................................................................................................................. 72
2.4.5. Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T ..................................................... 74
2.4.5.1. Giới thiệu chung ........................................................................................ 74
2.4.5.2. Sơ đồ hệ thống truyền hình theo tiêu chuẩn DVB-T................................. 75
2.4.6. Truyền hình số mặt đất DVB-T2 ..................................................................... 84
2.4.6.1. Giới thiệu ................................................................................................... 84
2.4.6.2. Một số nội dung chính trong tiêu chuẩn DVB-T2 .................................... 84
12
2.4.6.3. So sánh tiêu chuẩn DVB-T2 với DVB-T ..................................................... 89
2.4.7.Truyền hình số DVB – H .................................................................................. 91
2.4.7.1. Giới thiệu tổng quan về tiêu chuẩn DVB-H .............................................. 91
2.4.7.2. Tính năng bổ sung cho DVB-T để hỗ trợ thiết bị đầu cuối cầm tay DVB-H
................................................................................................................................ 92
2.4.8.Truyền hình số cáp DVB - C (Digital Video Broadcasting- Cable) ................ 95
2.4.8.1. Giới thiệu chung ........................................................................................ 95
2.4.8.2 Hệ thống truyền hình cáp .......................................................................... 95
2.4.8.3.Truyền hình số qua mạng cáp DVB – C2 .................................................. 99
2.5.Kết luận .................................................................................................................. 102
CHƢƠNG 3: TIÊU CHUẨN DVB-H ........................................................................ 107
3.1.Cấu trúc và nguyên lý cơ bản của công nghệ truyền hình di động ....................... 107
3.2.Các yếu tố kỹ thuật chính ...................................................................................... 108
3.3. Phổ tần và băng thông dành cho DVB-H ............................................................ 110
3.4. Dung lƣơng ghép DVB-H và C/N yêu cầu .......................................................... 111
3.5.Kết luận ................................................................................................................. 114
CHƢƠNG 4 : TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG VÀ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI Ở VIỆT
NAM............................................................................................................................ 117
4.1. Các công nghệ cung cấp dịch vụ truyền hình di động ......................................... 117
4.1.1. Các dịch vụ truyền hình di động sử dụng nền tảng mạng di động 3G .......... 118
4.1.2. Một số nhà khai thác truyền hình di động trên 3G ........................................ 120
4.2. Truyền hình di động sử dụng công nghệ DMB ................................................... 121
4.3. Giải pháp chung và tiềm năng phát triển DVB-H................................................ 123
4.4. Tình hình triển khai DVB-H ở Việt Nam ............................................................ 126
4.4.1. Sơ lƣợc tình hình triển khai ........................................................................... 126
13
4.4.2. Mô hình triển khai dịch vụ truyền hình di động chuẩn DVB-H của VTC .... 129
4.5.Kết luận ................................................................................................................. 131
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 134
14
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình ............................................................... 21
Hình 1.2. Quét lần lượt ............................................................................................................. 22
Hình 1.3. Quét xen kẽ................................................................................................................ 23
Hình 1.4. Sơ đồ khối của hệ thống truyền hình số .................................................................... 26
Hình 1.5. So sánh chất lượng tín hiệu số và tương tự .............................................................. 27
Hình 1.6. Quá trình chuyển đổi công nghệ từ truyền hình tương tự sang truyền hình số ........ 31
Hình 2.1. Khung dữ liệu VSB [2] .............................................................................................. 43
Hình 2.2. Phổ tín hiệu điều chế 8- VSB .................................................................................... 44
Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống máy phát VSB ................................................................................... 44
Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống truyền hình số theo tiêu chuẩn ISDB ............................................... 48
Hình 2.5. OFDM phân chia dải tần (Band Segmented OFDM) ............................................... 50
Hình 2.6. Cấu trúc hệ thống phát ............................................................................................ 56
Hình 2.7. Ánh xạ bit trong không gian tín hiệu ........................................................................ 58
Hình 2.8. Hệ thống truyền dẫn DVB-S2 ................................................................................... 61
Hình 2.9. Dạng dữ liệu ............................................................................................................. 61
Hình 2.10. Mode tương thích ngược ( điều chế phân cấp) ....................................................... 64
Hình 2.11. Biểu đồ thể hiện chất lượng các phương pháp điều chế [5] ................................... 66
Hình 2.12. Ví dụ về ma trận và các điểm kiểm tra ................................................................... 67
Hình 2.13. So sánh hiệu suất của DVB-S và DVB-S2............................................................... 71
Hình 2.14. Bộ điều chế DVB-S2 tự động điều chỉnh tỷ lệ mã hóa và mode điều chế ............... 71
Hình 2.15. Sơ đồ khối chức năng hệ thống [7] ......................................................................... 75
Hình 2.16. Các tia sóng đến trong k hoảng thời gian bảo vệ .................................................. 79
Hình 2.17. Mô hình hệ thống theo tiêu chuẩn DVB-T2 ........................................................... 84
Hình 2.18. Cấu trúc DVB-T2 .................................................................................................... 85
Hình 2.19. Mật độ phổ công suất đối với các mode của kênh 8MHz [9] ............................... 86
Hình 2.20. Phương thức điều chế 256 QAM ........................................................................... 87
15
Hình 2.21. Kết quả của chòm sao xoay so với không xoay ..................................................... 88
Hình 2.22. Mô hình MISO ........................................................................................................ 89
Hình 2.23. Sơ đồ mã hóa và truyền sóng DVB-H .................................................................... 92
Hình 2.24. Sơ đồ khối trong trạm thu và phát truyền hình cáp ............................................... 97
Hình 2.25. Chuyển byte sang symbol khi điều chế 64QAM .................................................... 98
Hình 2.26. Khối điều chế QAM................................................................................................ 98
Hình 2.27. Mô hình hệ thống DVB-C2 .................................................................................... 99
Hình 2.28. Đồ thị điều chế DVB-C và DVB-C2...................................................................... 102
Hình 2.29. Bản đồ các nước sử dụng các hệ thống truyền hình số DVB, ATSC, ISDB, tính
đến năm 2010 .......................................................................................................................... 103
Hình 3.1. Cấu trúc của nguyên lý DVB-H .............................................................................. 107
Hình 3.2. Bổ sung cho DVB-H vào hệ thống DVB-T .............................................................. 110
Hình 3.3. Phổ tần UHF sử dụng cho DVB-T và DVB-H ........................................................ 110
Hình 3.4. Các đường cong ngoại suy ..................................................................................... 113
Hình 4.1. Tổng quan công nghệ truyền hình di động ................................................. 117
Hình 4.2. Các công nghệ truyền hình di động ............................................................ 118
Hình 4.3. Phân đoạn cung cấp dịch vụ cung cấp truyền hình di động trên 3G.......... 120
Hình 4.4. Dịch vụ S-DMB ở Hàn Quốc ...................................................................... 122
Hình 4.5. Biểu đồ thể hiện số người xem các dịch vụ truyền hình qua các năm ........ 124
Hình 4.6. Dự kiến số lượng máy thu TV Mobile năm 2010-1015 ............................... 126
Hình 4.7. Bản đồ thị trường Mobile TV trên thế giới ................................................. 128
Hình 4.8. Mô hình khai triên dịch vụ di động theo chuẩn DVB-H ............................. 130
16
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các đặc điểm cơ bản ATSC ...................................................................................... 41
Bảng 2.2. Phương pháp điều chế QPSK ................................................................................... 45
Bảng 2.3. Phương pháp điều chế 8PSK ................................................................................... 46
Bảng 2.4. Phương pháp điều chế 16QAM ................................................................................ 46
Bảng 2.5.Những quốc gia sử dụng ISDB-T [3] ........................................................................ 48
Hình 2.5. OFDM phân chia dải tần (Band Segmented OFDM) ............................................... 50
Bảng 2.6. Thông số cơ bản ISDB-T .......................................................................................... 51
Bảng 2.7. Các thông số của ISDB-S ........................................................................................ 53
Bảng 2.8. Các ví dụ về tốc độ bit hữu ích tối đa đối với băng thông transponder [4] ............. 59
Bảng 2.9. Các thông số mã hóa (đối với FECFRAME bình thường nldpc = 64800 bit) ........... 61
Bảng 2.10. Các thông số Mã hóa (đối với FECFRAME ngắn nldpc = 16.200bit)..................... 62
Bảng 2.11. Các đa thức BCH (đối với FECFRAME bình thường nldpc = 64.800 bit) .............. 62
Bảng 2.12. Các đa thức BCH (đối với FECFRAME ngắn nldpc = 16.200 bit) ......................... 63
Bảng 2.13. Bảng so sánh tiêu chuẩn DVB-S và DVB-S2 [6]................................................... 72
Bảng 2.14. Số lượng gói mã sửa sai RS trên siêu khung OFDM ở với tốc độ mã và điều chế
khác nhau .................................................................................................................................. 80
Bảng 2.15. Tổng tốc độ dòng dữ liệu ........................................................................................ 82
Bảng 2.16. Giá trị C/N cần thiết để đạt được BER = 2x10-4 sau bộ giải mã Viterbi (trong kênh
8MHz điều chế có phân cấp α, điều chế 16 QAM). .................................................................. 82
Bảng 2.17. Giá trị C/N cần thiết để đạt được BER = 2x10-4 sau bộ giải mã Viterbi (trong kênh
8MHz điều chế có phân cấp α, điều chế 64 QAM) ................................................................... 83
Bảng 2.18. Giá trị C/N cần thiết để đạt được BER = 2x10-4 sau bộ giải mã Viterbi (Trong
kênh 8MHz điều chế không phân cấp) ...................................................................................... 83
17
Bảng 2.19. So sánh DVB-T2 so với DVB-T .............................................................................. 90
Bảng 2.20. So sánh các tham số mạng đơn tần ....................................................................... 91
Bảng 2.21. DVB-H chỉ dẫn dịch vụ .......................................................................................... 94
Bảng 2.22. Bít hữu ích (Mbit/s) cho hệ thống không phân cấp trong kênh 8 MHz .................. 94
Bảng 2.23. Tham số khác nhau của DVB-H phương thức truyền dẫn OFDM ........................ 95
Bảng 2.24. Tốc độ đường truyền DVB-C ................................................................................. 99
Bảng 2.25. So sánh các tính năng của DVB-C2 so với DVB-C ............................................. 101
Bảng 2.26. Các nước tiêu biểu phát triển mạnh về truyền hình số mặt đất DVB-T [11] ....... 104
Bảng 3.1. Tỉ số C/N cho chế độ 8K nhận Video ..................................................................... 112
Bảng 3.2. Tỉ số C/N cho chế độ 8K nhận âm thanh ................................................................ 113
18
MỞ ĐẦU
Sự phát triển không ngừng của công nghệ truyền hình hiện nay, không chỉ do
yêu cầu ngày càng cao về chất lƣợng của dịch vụ truyền hình mà còn do sức ép đang
tăng lên đối với nguồn tài nguyên phổ tần số. Việc chuyển đổi từ truyền hình analog
sang truyền hình số là quá trình thay thế công nghệ truyền hình analog đã có tuổi đời
đến 60 năm bằng công nghệ truyền hình số phát triển trên nền tảng công nghệ mới với
nhiều ƣu điểm hơn.
Truyền hình số qua vệ tinh, cáp, và mặt đất hiện nay đang là lĩnh vực đƣợc
nghiên cứu mạnh mẽ, nhất là tại Bắc mỹ và Châu âu và ở Việt Nam thì truyền hình kỹ
thuật số cũng đang từng bƣớc phát triển. Với cách thức tiếp cận từ các vấn đề mang
tính cơ sở tiến tới các giải pháp kỹ thuật và giải pháp công nghệ, tôi thực hiện luận văn
này với bố cục gồm các chƣơng
Chương 1 :Tổng quan truyền hình tương tự, truyền hình số
Chương 2 :Các tiêu chuẩn truyền hình
Chương 3: Tiêu chuẩn dvb-h
Chương 4 :Truyền hình di động và tình hình triển khai ở Việt Nam
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Viện Điện tử - Viễn thông,
Đại học Bách Khoa Nội đã giúp đỡ thực hiện luận văn này . Đặc biệt là sự hƣớng dẫn
tận tình của thầy TS.Phạm Ngọc Nam, thầy đã trực tiếp chỉ dẫn, định hƣớng, tạo mọi
điều kiện để em hoàn thành luận văn này.
19
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH TƢƠNG TỰ, TRUYỀN HÌNH SỐ
1.1.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TƢƠNG TỰ
Kỹ thuật truyền hình tƣơng tự ra đời gần nhƣ cùng với chiếc tivi đen trắng và
tồn tại cho đến ngày nay (tất nhiên đƣợc cải tiến theo thời gian, đặc biệt từ khi có tivi
màu)
Là kỹ thuật truyền hình mặt đất bằng tín hiệu analog, đƣợc biết đến với dạng
hình sin (khác với truyền hình kỹ thuật số đƣợc số hóa ra những con số 0, 1).Đặc biệt,
chuẩn analog chỉ cho phép phát đƣợc một chƣơng trình trên mỗi kênh, rất lãng phí tài
nguyên tần số (chuẩn của truyền hình kỹ thuật số mặt đất cho phép phát tới 8 chƣơng
trình).Truyền hình đen trắng là bƣớc mở đầu cho việc truyền các hình ảnh đi xa. Nó
đƣợc nghiên cứu và chế tạo vào những năm 60 với những ống thu hình Vidicon.Truyền
hình đen trắng đã đƣợc sử dụng ở hầu hết các Quốc gia trên thế giới, cùng với sự phát
triển nhanh chóng của đèn điện tử thì các thiết bị của truyền hình đen trắng có độ ổn
định cao, chất lƣợng hoàn hảo. Nhƣng truyền hình đen trắng lại có nhƣợc điểm là
không có khả năng truyền đi các hình ảnh có màu sắc nhƣ trong thực tế.
1.1.1.Nguyên tắc truyền hình tƣơng tự và sơ đồ khối
Hệ thống truyền hình là một loạt các thiết bị cần thiết để đảm bảo các quá trình
phát và thu các hình ảnh thấy trong thực tế. Truyền hình đƣợc dùng vào nhiều mục
đích khác nhau. Tuỳ theo từng mục đích của truyền hình mà xác định chỉ tiêu kỹ thuật
của hệ thống cho phù hợp. Mục đích chính là ảnh truyền đi phải trung thực, chất lƣợng
ảnh càng cao thì thiết bị của hệ thống truyền hình càng phức tạp, cồng kềnh và phải
tuân thủ các nguyên tắc sau:
Ảnh của vật cần truyền đi qua hệ thống quang học của máy quay hội tụ trên
Katốt quang điện của bộ chuyển đổi ảnh tín hiệu. Ở bộ chuyển đổi này ảnh
quang đƣợc chuyển đổi thành tín hiệu điện nghĩa là chuyển đổi năng lƣợng ánh
sáng thành năng lƣợng điện.
20
Hình ảnh là tin tức cần truyền đi, tín hiệu điện mang tin tức về hình ảnh đƣợc
gọi là tín hiệu hình hay tín hiệu Video. Quá trình chuyển đổi ảnh quang thành
tín hiệu điện là quá trình phân tích ảnh. Dụng cụ chủ yếu để thực hiện sự phân
tích này là phần tử biến đổi quang điện hay ống phát hình.
Tín hiệu hình đƣợc khuyếch đại, gia công đƣợc truyền đi theo kênh thông tin
sang phía thu. Ở phía thu, tín hiệu hình đƣợc khuyếch đại lên đến mức cần thiết
rồi đƣa đến bộ chuyển đổi tín hiệuảnh. Bộ chuyển đổi này có tác dụng ngƣợc
lại với bộ chuyển đổi ở phía phát, nó chuyển đổi tín hiệu hình nhận đƣợc thành
ảnh quang. Quá trình chuyển đổi hình thành ảnh quang là quá trình tổng hợp
ảnh, hay khôi phục ảnh. Dụng cụ để tín hiệu thực hiện sự chuyển đổi này là
phần tử biến đổi điện quang hay còn gọi là ống thu hình.
Quá trình biến đổi tín hiệu ảnh phải hoàn toàn đồng bộ và đồng pha với quá
trình chuyển đổi ảnh tín hiệu thì mới khôi phục đƣợc ảnh quang đã truyền đi xa.
Để thực hiện đƣợc sự đồng bộ và đồng pha trong hệ thống truyền hình phải
dùng một bộ tạo xung đồng bộ, xung đồng bộ đƣợc đƣa đến bộ chuyển đổi
ảnh tín hiệu để khống chế quá trình phân tích ảnh, đồng thời đƣa đến bộ
khuyếch đại và gia công tín hiệu hình để cộng với tín hiệu hình rồi truyền sang
phía thu, tín hiệu hình đƣợc cộng thêm xung đồng bộ đƣợc gọi là tín hiệu truyền
hình.
Hình 1.1. Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình
1.1.2. Nguyên lý tạo tín hiệu Video
21
Trong truyền hình để truyền đƣợc ảnh động, từng ảnh đƣợc phân tích bằng quá
trình quét thành các dòng theo chiều ngang. Có 2 phƣơng pháp quét: Quét lần lƣợt và
quét xen kẽ.
a.Quét lần lƣợt
Điểm bắt đầu
1
2
A
B
3
4
Điểm ảnh Z
Hình 1.2. Quét lần lượt
- Các dòng đƣợc quét theo thứ tự từ mép trái dòng 1 sang mép phải dòng A và quay
về phía trái theo nét rời. Rồi lại bắt đầu từ mép trái dòng 2 quét về mép phải dòng B
sau đó lập tức quay về mép trái dòng 3.... Cứ nhƣ vậy dòng điện tử quét từ phía trên
xuống đến Z. Nhƣ vậy là kết thúc việc phân tích một ảnh. Sau đó tia điện tử quay
nhanh về mép trái dòng một của ảnh thứ 2 quá trình trên xảy ra liên tiếp với ảnh thứ 3,
thứ 4...
Ƣu điểm: Phƣơng pháp đơn giản, thiết bị đơn giản, cũng nhƣ đơn giản về đồng bộ.
Nhƣợc điểm: Phổ thị tần rất rộng 13MHz.
b.Quét xen kẽ
Phƣơng pháp quét xen kẽ giống phƣơng pháp quét lần lƣợt ở chỗ dòng điện tử
cũng quét từ trên xuống dƣới, từ trái qua phải và các dòng điện tử quét ngƣợc cũng
đƣợc xoá. Điểm khác cơ bản là một ảnh đƣợc chia thành 2 mành và thực hiện quét theo
nguyên lý sau. Mỗi ảnh đƣợc truyền làm hai lƣợt, lƣợt đầu truyền tất cả các dòng lẻ
(1,3,5,7...) gọi là mành lẻ. Lƣợt hai truyền tất cả các dòng chẵn (2,4,6..) gọi là mành
chẵn.
22
Hƣớng dòng quét
Hƣớng mành quét
Dòng 1, mành 1 Dòng 1, mành 2
Hình 1.3. Quét xen kẽ
Ƣu điểm: Phổ tín hiệu của phƣơng pháp quét xen kẽ (6,5MHz) hẹp hơn phổ tín hiệu
của phƣơng pháp quét lần lƣợt (13MHz).
Nhƣợc điểm: Việc đồng bộ pha phức tạp hơn nhiều.
Trong quét xen kẽ, mỗi mành gồm 525/2= 262,5 dòng hình hoặc 625/2= 312,5 dòng
hình. Tần số mành (nửa mành) là 50Hz đối với tiêu chuẩn 625 dòng hệ PAL và 60 Hz
đối với tiêu chuẩn 525 dòng hệ NTSC.
1.1.3. Quá trình quét
Một hệ thống điện tử có khả năng truyền chỉ một bít thông tin trong một thời
gian nhất định. Do đó ảnh truyền hình đƣợc phân tích thành các phần tử nhỏ truyền lần
lƣợt tới phía thu và đƣợc tổng hợp lại tại màn hình của phía thu. Tất cả các phần tử của
ảnh đƣợc khôi phục và xuất hiện lần lƣợt đối với mắt ngƣời xem.
Camera sử dụng đèn phân tích ảnh để hội tụ ảnh quang nên lớp ảnh quang tỷ lệ thuận
với ảnh đƣợc chiếu sáng tại mọi điểm, đƣợc triển khai và lƣu trên lớp này. Một dòng
điện tử đƣợc dùng để biến đổi ảnh điện chung thành dòng điện tƣơng ứng. Dòng điện
tử này đƣợc hội tụ vào một điểm tròn và đƣợc kéo lần lƣợt qua ảnh có hai mành theo
hai dòng liên tiếp. Mỗi dòng chứa một nửa số dòng quét cuả một ảnh. Hai mành đƣợc
sắp xếp theo chiều đứng sao cho các dòng quét xen kẽ nhau và chúng tạo thành ảnh.
Ảnh đƣợc quét từ trái sang phải từ trên xuống dƣới. Tia quét đƣợc điều khiển bằng hai
23
từ trƣờng ngang và đứng thông qua cặp cuộn dây quét. Quá trình này đƣợc gọi là quét
xen kẽ tuyến tính.
Tín hiệu video tổng hợp đƣợc tạo ra từ camera gồm: Thông tin video, tín hiệu
đồng bộ, tín hiệu xoá. Tín hiệu video truyền đi những thông tin sau đây.
-
Mức xoá, mức đồng bộ.
-
Mức đen chuẩn.
-
Mức sáng trung bình.
-
Chi tiết ảnh.
-
Giá trị màu.
-
Tín hiệu video có mức một chiều (DC) chuẩn 0v hoặc biểu diễn mức đen. Mức
thu 2 (chuẩn +0,7v) biểu diễn mức trắng, mức xám nằm giữa 0v và 0,7v.
Thông tin đồng bộ gồm thông tin về:
-
Đồng bộ quét dòng
-
Đồng bộ quét mành
-
Đồng bộ giải mã màu
Thông tin đồng bộ dòng và mành dùng kích mạch quét dòng và mành trong
máy thu hình. Nó bao gồm các xung có đặc trƣng biên độ, độ rộng tần số và dạng thích
hợp cho đồng bộ. Xung đồng bộ có cực tính âm (-0,3v). Tín hiệu video tổng hợp (bao
gồm cả xung đồng bộ) có biên độ đỉnh chuẩn là 1Vđ (1Vpp).
Xung xoá bao gồm xoá dòng và xoá mành. Xung xoá dòng và xung xoá mành có thời
gian lớn hơn thời gian đồng bộ dòng và đồng bộ mành. Các thiết bị video thƣờng kết
nối với nhau bằng cáp đồng trục (không đối xứng 75).
1.1.4. Quá trình tái tạo lại hình ảnh
Ở phía thu, đèn tổng hợp hình ảnh CRT tạo lại ảnh ban đầu. Dòng điện tử trong
CRT đƣợc điều khiển theo chiều ngang và đứng, đồng bộ với dòng điện tử trong
24
pickup tube (đèn phân tích ảnh). Dòng điện tử của CRT lý tƣởng tỉ lệ với dòng điện tử
của đèn phân tích ảnh. Còn dòng lái tia trong cuộn lái tia của monitor thì đồng bộ với
dòng lái tia của pickup tube camera. Trong thực tế đặc trƣng dòng điện trong CRT (đặc
trƣng điện áp điều khiển độ chói sáng thu hình (CRT) là phi tuyến. Để sửa nó, mạch
khuyếch đại video của camera thực hiện việc gây méo trƣớc là sửa gama. Kết quả nhận
đƣợc là quan hệ tuyến tính giữa độ sáng của ảnh gốc và độ sáng tạo lại ở CRT.
1.2.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH SỐ
1.2.1. Nguyên tắc truyền hình số và sơ đồ khối
Các hệ thống truyền hình phổ biến hiện nay nhƣ: NTSC, PAL, SECAM là các
hệ thống truyền hình tƣơng tự. Tín hiệu Video là hàm liên tục theo thời gian. Tín
hiệu truyền hình tƣơng tự chịu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố (nhiễu và can nhiễu từ
nội bộ hệ thống và từ bên ngoài) làm giảm chất lƣợng hình ảnh.
Để khắc phục những hiện tƣợng này ngƣời ta mã hóa tín hiệu hình ở dạng số
để xử lý. Truyền hình số có những ƣu điểm sau:
Có thể tiến hành rất nhiều quá trình xử lý trong Studio (trung tâm truyền hình)
mà tỉ số S⁄ N không giảm (biến đổi chất lƣợng cao). Trong truyền hình tƣơng tự thì
việc này gây ra méo tích lũy(mỗi khâu xử lý đều gây méo).
Dễ sử dụng thiết bị tự động kiểm tra và điều khiển nhờ máy tính.
Có khả năng lƣu tín hiệu số trong các bộ nhớ có cấu trúc đơn giản và sau đó
đọc nó với tốc độ tùy ý.
Khả năng truyền trên cự ly lớn: tính chống nhiễu cao (do việc cài mã sửa lỗi,
chống lỗi, bảo vệ...).
Dễ tạo dạng lấy mẫu tín hiệu, do đó dễ thực hiện việc chuyển đổi hệ truyền
hình, đồng bộ từ nhiều nguồn khác nhau, dể thực hiện những kỹ xảo trong truyền hình.
Các thiết bị số làm việc ổn định, vận hành dễ dàng và không cần điều chỉnh các
thiết bị trong khi khai thác.
Có khả năng xử lý nhiều lần đồng thời một số tín hiệu (nhờ ghép kênh phân
25