Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (LV thạc sĩ)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
-------------------------------------

NGÔ ĐỨC DŨNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG CAN NHIỄU GIỮA
DVB-T VÀ LTE-A TẠI BĂNG TẦN 700 MHZ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

HÀ NỘI - 2017


HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
-------------------------------------

NGÔ ĐỨC DŨNG
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG CAN NHIỄU GIỮA
DVB-T VÀ LTE-A TẠI BĂNG TẦN 700 MHZ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ : 60.52.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. LÊ NHẬT THĂNG

HÀ NỘI - 2017


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn

Ngô Đức Dũng


ii

LỜI CÁM ƠN
Tôi xin cảm ơn gia đình, người thân đã luôn bên cạnh trong những lúc khó khăn
nhất, là nguồn động lực lớn lao để tôi làm việc và học tập.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS. Lê Nhật Thăng, công tác tại
Khoa Quốc tế và Đào tạo Sau Đại học, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông, đã
luôn hướng dẫn tận tình trong quá trình làm luận văn. Đồng thời cũng xin gửi lời cảm ơn
tới bạn bè và đồng nghiệp đã động viên và hỗ trợ để tôi có thể hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày

tháng

Ngô Đức Dũng

năm 2017


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i
LỜI CÁM ƠN .................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................... vi
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................... viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................. x
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
Chương I: Tổng quan về truyền hình số mặt đất DVB-T ........................... 3
1.1 Lý do Việt Nam chọn hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T ....... 3
1.2 Các hệ thống truyền hình số quảng bá................................................ 3
1.3 Tiêu chuẩn DVB-T ................................................................................ 4
1.3.1 Giới thiệu về truyền hình số mặt đất DVB-T [8] ........................ 4
1.3.2 Tiêu chuẩn nén MPEG-2 [13] ....................................................... 6
1.3.3 Tổng quan kỹ thuật điều chế COFDM ........................................ 8
1.3.4 Sơ đồ khối của hệ thống DVB-T [1] ............................................. 9
1.4 Đặc điểm của hệ thống DVB-T .......................................................... 10
1.4.1 Ưu điểm của DVB-T so với truyền hình tương tự .................... 10
1.4.2 Nhược điểm của hệ thống DVB-T .............................................. 12
1.5 Cấp phát băng tần ............................................................................... 12
1.5.1 Quá trình số hóa truyền hình ...................................................... 12
1.5.2 Lợi ích của số hóa truyền hình.................................................... 13
1.6 Kết luận chương 1 ............................................................................... 13
Chương II: Hệ thống LTE-A ....................................................................... 15
2.1 Hệ thống thông tin di động 4G LTE-A ............................................. 15
2.1.1 Tổng quan LTE-A ........................................................................ 15
2.1.2 Ứng dụng của LTE-A trong đời sống [4] ................................... 17
2.1.3 Kiến trúc mạng của LTE-A [6] ................................................... 18
2.1.4 Băng thông và phổ tần ................................................................. 21
2.2 Những công nghệ đề xuất cho LTE-A [12] ....................................... 23

iv

2.2.1 Giải pháp đa anten (MIMO) ....................................................... 23
2.2.2 Truyền dẫn đa điểm phối hợp..................................................... 24
2.2.3 Các bộ lặp và các bộ chuyển tiếp (Relaying) ............................. 25
2.2.4 Kỹ thuật điều khiển giảm can nhiễu tăng cường giữa các tế bào
eICIC (enhanced Inter-Cell Interference Coordination) .................. 27
2.2.5 Kỹ thuật cộng gộp sóng mang(carrier aggregation) ................. 30
2.2 Cấp phát băng tần cho LTE-A........................................................... 31
2.3 Băng tần 700 MHz ............................................................................... 34
2.3.1 Kinh nghiệm trên thế giới sử dụng băng tần Digital dividend 34
2.3.2 Quy hoạch băng tần 700 MHz tại Việt Nam ............................. 35
2.3.3 Lợi ích của LTE-A tại băng tần 700 MHz ................................. 37
2.4 Kết luận chương 2 ............................................................................... 39
Chương III: Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVB-T và LTEA tại băng tần 700 MHz ................................................................................ 41
3.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu ............................................................ 41
3.2 Giới thiệu vấn đề nghiên cứu ............................................................. 42
3.3 Các kịch bản can nhiễu. ...................................................................... 43
3.4 Can nhiễu từ máy phát DVB-T đến trạm thu gốc LTE [5]............. 45
3.4.1 Đặc điểm kỹ thuật ........................................................................ 45
3.4.2 Các tham số của DVB-T .............................................................. 46
3.4.3 Các tham số của LTE................................................................... 47
3.4.4 Tiêu chuẩn bảo vệ ........................................................................ 50
3.5 Can nhiễu từ thiết bị người dùng LTE tới máy thu DVB-T ở ngoài
trời và trong nhà [9] .................................................................................. 53
3.5.1 Phương pháp SFP ........................................................................ 53
3.5.2 Máy thu DTT và LTE-UE ở ngoài trời ...................................... 55
3.5.3 Máy thu DTT và LTE-UE ở trong nhà ...................................... 58

3.5.4 Nhận xét ........................................................................................ 60
3.6 Suy hao đường truyền sóng ................................................................ 60
3.7 Kết luận chương 3 ............................................................................... 65


v

KẾT LUẬN .................................................................................................... 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 67


vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
3GPP
ARQ
AS
COFDM
DVB-C
DVB-S
DVB-T
EIRP
FDD
HARQ
IEC
I/N
IMT-2000
IMT-A
ISO

LTE
LTE-A
MAC
MIMO
MPEG-2

Nghĩa tiếng Anh
3rd Generation Partnership
Project
Automatic Repeat request
Access Stratum
Coded Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing
Digital Video
Broadcasting - Cable
Digital Video
Broadcasting - Satellite
Digital Video
Broadcasting-Terrestrial
Effective Isotropic
Radiated Power
Frequency Division Duplex
Hybrid Automatic Repeat
Request
International Electrotechnical
Commission
Interference to Noise
International Mobile
Telecommunications 2000
International Mobile
Telecommunications

Advanced
International Organization for
Standardization
Long Term Evolution
Long Term EvolutionAdvanced
Medium Access Control
Multiple Input Multiple Output
Moving Picture Experts Group
Phase 2

Nghĩa tiếng Việt
Hiệp hội viễn thông 3GPP (dự
án đối tác thế hệ thứ 3)
Yêu cầu lặp lại tự động
Truy cập lớp không khí
Ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao kết hợp với mã kênh
Quảng bá video truyền hình cáp
Quảng bá video truyền hình số
vệ tinh
Quảng bá video truyền hình số
mặt đất
Công suất bức xạ đẳng hướng
tương đương
song công theo tần số
yêu cầu lặp lại tự động kết hợp
Ủy ban Kỹ thuật điện tử quốc tế
Tỷ số công suất tín hiệu can
nhiễu trên công suất tạp âm
Viễn thông di động quốc tế

2000
Quốc tế Viễn thông di động tiên
tiến
Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế
Tiến hóa dài hạn
Tiến hóa dài hạn tiên tiến
Đa anten
Nhóm chuyên gia mã hóa hình
ảnh giai đoạn 2


vii

NAS
OFDM
OFDMA
PDCP
PDUs
PHY
QAM
QoS
QPSK
RLC
RRC
SNR
TDD
UE
UTRAN

Non-Access Stratum

Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing
Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access
Packet Data Convergence
Protocol
Packet Data Units
Physical layer
Quadrature Amplitude
Modulation
Quality of Service
Quadrature phase-shift keying
Radio Link Control
Radio Resource Control
Signal Noise Rate
Time Division Duplex
User Equipment
Universal Terrestrial Radio
Access Network

Tầng lớp phòng không truy cập
Ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao
Đa truy cập phân tần trực giao
Giao thức hội tụ dữ liệu gói
Các đơn vị dữ liệu gói
Lớp vật lý
Điều chế biên độ vuông góc
Chất lượng dịch vụ
Điều chế pha tín hiệu số
Kiểm soát liên kết vô tuyến
Kiểm soát tài nguyên vô tuyến

Tỷ lễ nhiễu tín hiệu
song công theo thời gian
Thiết bị người dùng
Mạng truy nhập vô tuyến mặt
đất toàn cầu


viii

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Kiến trúc tiêu chuẩn của DVB ........................................................... 5
Hình 1.2 Hoạt động cơ bản của bộ mã hóa MPEG-2....................................... 7
Hình 1.3 Sơ đồ khối của DVB-T........................................................................ 9
Hình 2.1 Kiến trúc mạng của LTE-A [6] ........................................................ 19
Hình 2.2 Các giao thức của LTE-A................................................................. 20
Hình 2.3 Ví dụ về khối tập kết sóng mang ...................................................... 22
Hình 2.4 MIMO với 8 cặp thu-phát đường xuống và 4 cặp thu phát đường lên
trong LTE-A..................................................................................................... 23
Hình 2.5 Truyền dẫn đa điểm phối hợp .......................................................... 25
Hình 2.6 Chuyển tiếp trong LTE-A ................................................................. 27
Hình 2.7 Mạng đồng nhất và mạng phức hợp ................................................ 28
Hình 2.8 Tái sử dụng tần số mềm trong LTE .................................................. 28
Hình 2.9 Lập lịch chéo sóng mang trong EICIC ............................................ 30
Hình 2.10 Sử dụng ABS trong eICIC .............................................................. 30
Hình 2.11 Cộng gộp sóng mang trong LTE-A ................................................ 31
Hình 2.12 Quy hoạch truyền hình số VHF/UHF ............................................ 33
Hình 2.13 Quy hoạch băng tần 700 MHz trên thế giới .................................. 35
Hình 2.15 Tác động vào kinh tế khi sử dụng băng tần 700 MHz cho hệ thống
di động ............................................................................................................. 38
Hình 2.16 Tác động vào kinh tế khi sử dụng băng tần 700 MHz cho truyền

hình .................................................................................................................. 39
Hình 3.1 Các cell của DVB-T và LTE [3] ....................................................... 43
Hình 3.2 Can nhiễu giữa trạm gốc LTE và máy phát DVB-T [3] ................... 44
Hình 3.3 Can nhiễu từ thiết bị người dùng LTE tới máy thu DVB-T ở ngoài
trời [9] ............................................................................................................. 45
Hình 3.4 Can nhiễu từ máy thu LTE tới DVB-T ở trong nhà [9] .................... 45
Hình 3.5 Mặt nạ phát xạ phổ tần trạm DVB-T. .............................................. 47
Hình 3.6 Receiver blocking mask của trạm gốc LTE...................................... 49


ix

Hình 3.7 Suy hao do tòa nhà, vật cản [7] ....................................................... 61
Hình 3.8 Suy hao dựa trên khoảng cách ......................................................... 63
Hình 3.9 Mối quan hệ giữa công suất và khoảng cách bảo vệ ....................... 64


x

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Sắp xếp kênh băng tần 700 MHz ..................................................... 45
Bảng 3.2 Các tham số của DVB-T [5] ............................................................ 46
Bảng 3.3 Các đặc tính cơ bản của trạm gốc LTE [5] ..................................... 47
Bảng 3.4 Các đặc tính của UE ........................................................................ 49
Bảng 3.5 Các tham số tín hiệu nhiễu DTT và LTE [9] ................................... 54
Bảng 3.6 Tham số ngân sách liên kết ở băng tần 700 MHz [9] ..................... 55
Bảng 3.7 Khoảng cách tối thiểu giữa UE và máy thu DTT, cho các kênh DTT
khác nhau, với hoặc thiếu Band Pass Filter [9] ............................................. 59
Bảng 3.8 Các tham số tại các vùng [7]........................................................... 62

1

MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự bùng nổ của các thiết bị di động cùng với nhu cầu về dịch vụ
ngày càng đa dạng của con người, là động lực phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực thông
tin di động, các dịch vụ viễn thông ngày càng đa dạng và không ngừng tăng lên. Với
nguồn tài nguyên tần số hữu hạn và vô cùng đắt đỏ nên việc sử dụng sao cho hợp lý
là vấn đề được đặt ra.
Tại Việt Nam với xu thế truyền hình kỹ thuật số mặt đất DVB-T ngày càng
phát triển thì truyền hình tương tự analog sẽ bị loại bỏ và sẽ giải phóng một phần
băng tần UHF(470-806) MHz để phát triển dịch vụ thông tin di động IMT-2000 (3G),
IMT-A (4G/LTE/LTE-A) và các dịch vụ vô tuyến điện khác, hài hòa với xu hướng
phát triển của khu vực và thế giới [2].
Khó khăn của việc triển khai 4G tại Việt Nam là băng tần. Nhà mạng Viettel
đang thử nghiệm triển khai 4G trên băng tần 1600 MHz còn Vinaphone triển khai
trên băng tần 2600 MHz và 1800 MHz. Chưa nhà mạng nào được cấp phép triển khai
4G trên băng tần 700 MHz vốn đang được dành cho truyền hình (nhưng không sử
dụng) và đang được Viettel xin cấp phép khai thác. Băng tần 700 MHz được cho là
tối ưu cho truyền dẫn do khả năng phủ sóng tốt hơn nhiều.
Lợi ích của việc triển khai 4G/LTE/LTE-A hay IMT-A tại băng tần 700 MHz
đó là chi phí giảm do vùng phủ sóng rộng nên sẽ tốn ít trạm hơn, rất thuận lợi cho
việc triển khai tại nông thôn. Ở thành phố thì băng tần 700 MHz cũng cực kỳ có lợi
ở khu vực có mật độ nhà cao tầng cao hay tàu điện ngầm sau này.
Theo đó (khi triển khai IMT-A) ở băng tần 700 MHz thì DVB-T sẽ được triển
khai ở băng tần dưới 694 MHz (470 – 694 MHz) vì thực tế với truyền hình số một
băng tần (8MHz) cho phép triển khai nhiều kênh truyền hình (20 kênh) thay vì 1 kênh
như ở truyền hình tương tự.
Mặc dù 2 hệ thống này ở 2 vị trí băng tần khác nhau tuy nhiên vẫn tồn tại can
nhiễu từ trạm phát DVB-T tới trạm thu gốc của LTE-A.

2

Vậy vấn đề cấp thiết cần đặt ra đó là làm sao để DVB-T và LTE-A hoạt động
ở băng tần 700 MHz hiệu quả không gây can nhiễu cho nhau.


3

Chương I: Tổng quan về truyền hình số mặt đất DVB-T
1.1 Lý do Việt Nam chọn hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T
Có rất nhiều lý do để hệ thống truyền hình số mặt đất theo chuẩn DVB-T được
chọn để triển khai tại Việt Nam.
 Hệ thống truyền hình số mặt đất phù hợp với địa hình có nhiều đồi núi của
Việt Nam.
 Hệ thống truyền hình số mặt đất chuẩn DVB-T thích hợp với truyền hình tương
tự hệ PAL hiện đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. Điều này giúp tiết
kiệm chi phí, có thể phát triển dựa trên nền tảng truyền hình tương tự. Ngoài
ra nó còn phù hợp với mạng lưới 220v, 50 Hz tại Việt Nam.
 Việt Nam là nước đang phát triển và trong xu thế hội nhập quốc tế. Việc triển
khai hệ thống truyền hình số mặt đất theo chuẩn DVB-T giúp Việt Nam có thể
thuận lợi trao đổi, tiếp thu những tiến bộ khoa học kỹ thuật trong việc triển
khai và sử dụng truyền hình số DVB-T từ rất nhiều nước đang sử dụng hệ
truyền hình này.
 DVB-T phù hợp với dải băng tần 8 MHz đang được sử dụng tại Việt Nam và
phù hợp với tiêu chuẩn phát số qua vệ tinh của châu Âu đang sử dụng tại Việt
Nam (DVB-S).

1.2 Các hệ thống truyền hình số quảng bá

Có 3 loại truyền hình số quảng bá:
 Hệ thống truyền hình số hữu tuyến (truyền hình cáp) DVB-C
Hệ thống cung cấp tín hiệu truyền hình số qua mạng cáp, sử dụng các kênh cáp có
dung lượng 7 MHz đến 8 MHz và phương pháp điều chế 64 QAM. DVB-C có mức
SNR và điều biến kí sinh thấp. Tốc độ bit lớp truyền tải MPEG-2 tối đa 38,1 Mbps
 Hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T


4

Hệ thống phát sóng số trên mặt đất DVB-T sử dụng độ rộng kênh 7-8 MHz, tốc độ
dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 24b/s. Người ta sử dụng phương pháp điều
chế số mã hóa ghép kênh theo tần số trực giao COFDM do sự truyền tải của hệ thống
quảng bá truyền hình số trên mặt đất tương đối đặc biệt, có hiện tượng phản xạ tín
hiệu nhiều lần, can nhiễu rất nghiêm trọng. Tín hiệu truyền dẫn được tổ chức thành
các khung. Mỗi khung gồm 68 symbol OFDM. Các symbol này có thể chứa dữ liệu
thông tin tham chiếu.
 Hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S
Truyền hình vệ tinh là một phương pháp phủ sóng hiệu quả hơn so với các
phương pháp khác. Do đặc điểm truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh là truyền dẫn tín hiệu
trong tầm nhìn thẳng, hệ số định hướng của anten lớn, tín hiệu ít bị ảnh hưởng của
phản xạ đa đường. Tuy nhiên do công suất của vệ tinh là hữu hạn, đồng thời cự ly
thông tin lớn, suy hao đường truyền rất cao, dễ bị ảnh hưởng bởi mưa vì vậy hiệu suất
sử dụng băng thông không cao.
Hệ thống DVB-S sử dụng phương pháp điều chế QPSK. Tốc độ bít chuyền tải
là 38.1 Mbps

1.3 Tiêu chuẩn DVB-T
1.3.1 Giới thiệu về truyền hình số mặt đất DVB-T [8]
Việc phát triển tiêu chuẩn DVB-T vào đầu năm 1993 và tiêu chuẩn DVB-T đã

được tiêu chuẩn hóa vào năm 1997 do Viện tiêu chuẩn truyền thông châu Âu (ESTI:
European Telecommunication standards institute). Hiện nay tiêu chuẩn này đã được
các nước châu Âu và các nước khác trên thế giới thừa nhận. Năm 2001 đài truyền
hình Việt Nam đã quyết định chọn nó làm tiêu chuẩn để phát sóng truyền hình mặt
đất. DVB-T là sơ đồ truyền dựa trên tiêu chuẩn MPEG-2, là một phương pháp phân
phối từ một điểm tới nhiều điểm video và audio số chất lượng cao có nén. Nó là sự
thay thế có tăng cường tiêu chuẩn truyền hình quảng bá tương tự vì DVB cung cấp
phương thức truyền dẫn linh hoạt để phối hợp video, audio và các dịch vụ dữ liệu.


5

Trong truyền hình số mặt đất không thể sử dụng phương pháp điều chế đơn sóng
mang được vì multipath (hiệu ứng đa đường) sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến chỉ tiêu
kỹ thuật của truyền sóng mang đơn tốc độ cao vì lý do này OFDM đã được sử dụng
cho tiêu chuẩn truyền hình mặt đất DVB-T.
Hệ thống truyền hình số mặt đất hoạt động trong kênh 6, 7 hoặc 8 MHz với
ghép kênh COFDM, với 1705 sóng mang (2K hệ thống) hoặc 6817 sóng mang (8K
hệ thống). Tốc độ có thể thay đổi từ 5 – 31.7 Mbit/s. Hệ thống DVB-T cho phép phát
sóng đồng thời lên tới 6 chương trình trên cùng một băng thông trên mặt đất. Các mã
hóa kênh được thực hiện để giảm bớt ảnh hưởng của các kênh trên các tín hiệu phát
sóng, do đó làm giảm số lượng các lỗi.

Hình 1.1 Kiến trúc tiêu chuẩn của DVB
Về điều chế, Digital Video Broadcasting cable (DVB-C) sử dụng điều chế 64QAM, với sáu bit dữ liệu mỗi biểu tượng; Digital Video Broadcasting Satellite (DVB-


6

S) sử dụng điều chế QPSK; sóng con truyền hình số hoạt động trên tần số lên đến 10

GHz ) làm cho việc sử dụnghệ thống phân phối đa kênh với 16,32 hoặc 64-QAM; và
sóng con của truyền hình số hoạt động ở tần số trên 10 GHz sử dụng dịch vụ phân
phối đa điểm với QPSK

1.3.2 Tiêu chuẩn nén MPEG-2 [13]
Tiêu chuẩn The Moving Picture Experts Group Phase 2 (MPEG-2) – Định
dạng âm thanh (audio), phim ảnh (video) MPEG-2 là một tiêu chuẩn cho truyền hình
kỹ thuật số thuộc họ tiêu chuẩn MPEG dùng để mã hóa luồng dữ liệu âm thanh, phim
ảnh, được phát triển bởi Nhóm chuyên gia mã hóa phim ảnh (Moving Picture Coding
Experts Group – MPEG) thành lập năm 1988 với sự hợp tác của các tổ chức ISO
(International Organization for Standardization – Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế) và IEC
(International Electrotechnical Commission - Ủy ban Kỹ thuật điện tử quốc tế).
 Đặc điểm kỹ thuật
Tiêu chuẩn MPEG-2 là mở rộng của MPEG-1 cơ sở với mục tiêu cung cấp
nén có chất lượng cao cho việc truyền phim ảnh, cụ thể là để tạo ra hình ảnh chất
lượng cao hơn MPEG-1 ở tốc độ bít (bit rate) cao hơn (từ 3 - 10 Mbps), tuy nhiên tại
tốc độ bít thấp (<1,5 Mbps), MPEG-2 chưa chắc đã cho chất lượng ảnh tốt hơn
MPEG-1. Một số định dạng tệp tin MPEG-2 như (.mpg), (.mpeg), (.mp2), (.mp3),
(.m1v), (.m2v)…
- Nén phim ảnh MPEG-2
Thuật toán nén phim ảnh MPEG-2 đạt tốc độ rất cao bằng cách khai thác các
thông tin dư thừa trong phim ảnh. MPEG-2 loại bỏ cả sự dư thừa thời gian và dư thừa
không gian xuất hiện trong phim ảnh chuyển động.
Dư thừa thời gian (Temporal redundancy) phát sinh khi khung hình kế tiếp của
phim ảnh hiển thị hình ảnh (image) của cùng một cảnh. Nó có chung nội dung của
một cảnh (scene) để giữ cố định hoặc để thay đổi một chút giữa khung hình kế tiếp.


7

Dư thừa không gian (Spatial redundancy) xảy ra do các vùng (pat) của một
bức ảnh (picture) (được gọi là pels) được nhân bản (với thay đổi rất nhỏ) trong một
khung hình phim ảnh duy nhất.
Rõ ràng, không phải lúc nào cũng có thể nén mọi khung hình của một đoạn
phim ảnh (phim ảnh clip) với cùng mức độ - một số phần của một clip có thể có dư
thừa không gian thấp (ví dụ như nội dung bức tranh phức tạp), trong khi một số phần
khác có thể có dư thừa thời gian thấp (ví dụ như trình tự chuyển động nhanh). Do đó,
các dòng phim ảnh đã nén sẽ có tốc độ bít biến đổi, phù hợp với tốc độ truyền. Yếu
tố chính để kiểm soát tốc độ truyền dẫn là đặt dữ liệu đã nén trong một bộ nhớ đệm
theo thứ tự giảm dần. Nén có thể được thực hiện bằng cách loại bỏ một số thông tin
có chọn lọc. Chúng ta có thể đảm bảo tốc độ bít mà vẫn đạt được hình ảnh có chất
lượng tốt (suy giảm tối thiểu chất lượng hình ảnh) bằng cách bỏ bớt một số thông tin
quá chi tiết và giữ lại các nội dung chính.
Các hoạt động cơ bản của bộ mã hóa được thể hiện như hình dưới đây:

Hình 1.2 Hoạt động cơ bản của bộ mã hóa MPEG-2
MPEG-2 bao gồm một loạt các cơ chế nén. Do đó, một bộ mã hóa phải sử
dụng cơ chế nén phù hợp nhất với một cảnh hoặc một chuỗi cảnh cụ thể. Nhìn chung,
mức độ thích hợp của cơ chế nén được lựa chọn tỉ lệ thuận với chất lượng ảnh tại
cùng một tốc độ bít truyền nhất định. Trong hình 1.2, nén Run-Length (nén loạt dài)


8

là một hình thức nén dữ liệu rất đơn giản mà ở đó các chuỗi dữ liệu có giá trị giống
nhau trong nhiều thành phần dữ liệu liên tiếp, được lưu trữ như một giá trị duy nhất
thay vì nhiều giá trị. Trong thực tế, có nhiều bộ giải mã MPEG-2 khác nhau với nhiều
tùy chọn kết nối, nhiều khả năng khác nhau (gồm cả khả năng xử lý phim ảnh chất
lượng cao và khả năng xử lý khi gặp lỗi).
- Nén âm thanh MPEG-2

MPEG-2 định nghĩa một cơ chế mã hóa âm thanh theo nhiều định dạng khác nhau tại
các tốc độ bít khác nhau
- Dữ liệu MPEG-2
MPEG-2 hỗ trợ truyền 2 loại dữ liệu:
+ Thông tin dịch vụ: Thông tin về phim ảnh, âm thanh và dòng dữ liệu được mang
trên đường truyền MPEG-2
+ Dữ liệu riêng tư: Thông tin cho một hoặc nhiều người dùng cụ thể (có thể là thiết
bị thu)

1.3.3 Tổng quan kỹ thuật điều chế COFDM
Kỹ thuật OFDM (viết tắt của Orthogonal frequency-division multiplexing) là
một trường hợp đặc biệt của phương pháp điều chế đa sóng mang, trong đó các sóng
mang phụ trực giao với nhau, nhờ vậy phổ tính hiệu ở các sóng mang phụ cho phép
chồng lấn lên nhau mà phía thu vẫn có thể khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Sự chồng
lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn nhiều so
với kỹ thuật điều chế thông thường.
Ngày nay kỹ thuật OFDM còn kết hợp với phương pháp mã kênh sử dụng
trong thông tin vô tuyến. Các hệ thống này còn được gọi COFDM (code OFDM).
Trong hệ thống này tín hiệu trước khi được điều chế OFDM sẽ được mã kênh với các
loại mã khác nhau nhằm mục đích chống lại các lỗi đường truyền. Do chất lượng
kênh (fading và SNR) của mỗi sóng mang phụ là khác nhau, người ta điều chế tín
hiệu trên mỗi sóng mang với các mức điều chế khác nhau.


9

COFDM có các ưu điểm
 Tăng hiệu suất sử dụng phổ tần bằng cách cho phép chồng lấp những sóng
mang con.
 COFDM loại trừ xuyên nhiễu liên ký tự và xuyên nhiễu giữa các sóng mang

 COFDM ít bị ảnh hưởng bởi thời gian lấy mẫu
 Chịu đựng tốt với nhiễu xung và nhiễu xuyên kênh liên hợp.

1.3.4 Sơ đồ khối của hệ thống DVB-T [1]
Sơ đồ khối của hệ thống DVB-T được minh họa ở hình vẽ dưới đây:

Hình 1.3 Sơ đồ khối của DVB-T
Trong đó
 Phía phát
+ Tín hiệu Video/Audio nguồn:
+ Tín hiệu nguồn là tín hiệu số hay tương tự được biến đổi thành các dữ liệu số. Các
chuẩn tín hiệu số được định dạng sao cho tương thích với hệ thống mã hóa.
+ Tín hiệu Video có tốc độ bit rất lớn, chẳng hạn chuẩn CCIR 601 thì tốc độ bit lên
đến 270 Mbps. Để các kênh truyền hình quảng bá có độ rộng 8 MHz có thể đáp ứng
cho việc truyền tín hiệu số, cần phải giảm tốc độ bit bằng cách nén tín hiệu video.
- Mã hóa nguồn dữ liệu (source coding)


10

Mã hóa nguồn dữ liệu thực hiện nén số ở các tần số nén khác nhau. Việc nén
được thực hiện bằng bộ mã hóa MPEG-2. Việc mã hóa dựa trên cơ sở nhiều khung
hình ảnh chứa nhiều thông tin với sự sai khác rất nhỏ.
Do đó MPEG làm việc bằng cách chỉ gửi đi những sự thay đổi này và dữ liệu
lúc này có thể giảm từ 100 đến 200 lần. Với Audio cũng vậy, việc nén dựa trên nguyên
lý tai nghe người khó phân biệt âm thanh trầm nhỏ so với âm thanh lớn khi chúng có
tần số lân cận nhau và những bit thông tin trầm nhỏ này có thể bỏ đi và không được
sử dụng.
Mã hóa nguồn chỉ liên quan đến đặc tính của nguồn. Phương tiện truyền phát
không ảnh hưởng gì đến mã hóa nguồn.

- Mã hóa kênh
Gói và đa hợp Video, Audio và các dữ liệu phụ thuộc vào một dòng dữ liệu
phụ ở đây là dòng truyền tải MPEG-2. Nhiệm vụ của mã hóa kênh là làm cho tín hiệu
truyền dẫn phát sóng phù hợp với kênh truyền.
Trong truyền hình số mặt đất mã được sử dụng là mã Reed-Solomon. Mã
Reed-Solomon được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thông tin di động ngày naydo
có khả năng sửa lỗi rất cao.
Điều chế:
Điều chế tín hiệu phát sóng bằng dòng dữ liệu, quá trình này bao gồm cả mã
hóa truyền dẫn, mã hóa kênh và các kỹ thuật hạ thấp xác suất lỗi, chống lại các suy
giảm chất lượng do fading, can nhiễu…
 Phía thu
Bên thu sẽ mở gói, giải mã, hiển thị hình và đưa ra máy thu .

1.4 Đặc điểm của hệ thống DVB-T
1.4.1 Ưu điểm của DVB-T so với truyền hình tương tự


11

Truyền hình số có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với công nghệ truyền hình tương
tự - analog, nổi bật trước hết là khả năng chống nhiễu cao, ít nhạy cảm với nhiễu, có
khả năng phát hiện sửa lỗi và thu tốt trong truyền sóng đa đường. Ngoài ra, truyền
hình số còn cho phép tiết kiệm phổ tần, truyền được nhiều chương trình nên cùng một
kênh sóng trong khi truyền hình tương tự phải dùng một kênh cho mỗi chương trình.
Hơn thế nữa, truyền hình số còn có khả năng khóa mã, quản lý chương trình theo yêu
cầu đồng thời còn cho phép truyền hình đa phương tiện. Điều đó có nghĩa là truyền
hình số có thể truyền nhiều loại dữ liệu khác nhau, nhiều đường tiếng cho một kênh
truyền hình và truyền hình kèm theo phụ đề đa ngôn ngữ, thậm chí còn cho phép nhắn
tin và mua hàng hóa ngay qua tivi.

 Có thể tiếng hành nhiều quá trình xử lý trong studio (trung tâm truyền hình)
mà không biến đổi chất lượng. Trong khi truyền hình tương tự thì gây ra méo
tích lũy (Mỗi khâu xử lý đều gây méo).
 Thuận lợi cho quá trình đọc, có thể ghi vô hạn lần mà chất lượng không giảm
 Dễ sử dụng thiết bị tự đông kiểm tra và điều khiển nhờ máy tính,
 Có khả năng lưu tín hiệu số trong các bộ nhớ có cấu trúc đơn giản và sau đó
nó đọc với tốc độ tùy ý.
 Khả năng truyền trên cự ly lớn: Tính chống can 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, dễ thực hiện 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
chia theo thời gian).
 Có khả năng thu tốt trong truyền sóng đa đường. Hiện tượng bóng ma thường
xảy ra trong hệ thống truyền hình tương tự do tín hiệu truyền đến máy thu theo


12

nhiều đường. Việc tránh nhiễu đồng kênh trong hệ thống thông tin số cũng
làm giảm đi hiện tượng này trong truyền hình quảng bá.
 Tiết kiệm được phổ tần nhờ sử dụng các kỹ thuật nén băng tần, tỷ lệ nén có
thể lên tới 40 lần mà hầu như người xem không nhận biết được sự suy giảm
chất lượng. Từ đó có thể truyền được nhiều chương trình trên một kênh sóng,
trong khi truyền hình tương tự mỗi chương trình phải dùng một kênh sóng
riêng.
 Có khả năng truyền hình đa phương tiện, tạo ra loại hình thông tin 2 chiều,

dịch vụ tương tác, thông tin giao dịch giữa điểm và điểm. Do sự phát triển của
công nghệ truyền hình số, các dịch vụ tương tác ngày càng phong phú đa dạng
và ngày càng mở rộng.

1.4.2 Nhược điểm của hệ thống DVB-T
So với phương thức truyền dẫn khác, truyền hình số mặt đất cũng có các nhược
điểm như :
 Kênh bị giảm chất lượng do hiện tượng phản xạ đa đường do bề mặt của mặt
đất cũng như các tòa nhà.
 Giá trị tạp do con người tạo ra là cao.
 Do phân bố tần số khá dầy trong phổ tần đối với truyền hình, giao thoa giữa
truyền hình tương tự và số là vấn đề cần xem xét.
 Dải thông của tín hiệu tăng do đó độ rộng băng tần của thiết bị và hệ thống
truyền lớn hơn nhiều so với tín hiệu tương tự.
 Việc kiểm tra chất lượng tín hiệu số ở mỗi điểm của kênh truyền thường phức
tạp hơn (phải dùng bộ chuyển đổi số - tương tự).
 Chất lượng giảm nhanh khi máy thu không nằm trong vùng phục vụ.

1.5 Cấp phát băng tần
1.5.1 Quá trình số hóa truyền hình


13

Đối với truyền hình tương tự: các kênh tần số dành cho truyền hình tương tự
sẽ được giải phòng theo 4 giai đoạn theo Lộ trình số hóa truyền hình của Việt Nam
từ nay tới 2020, nghĩa là các kênh tần số truyền hình tương tự đang sử dụng băng 700
MHz sẽ ngừng sử dụng giai đoạn sau 2020. Đối với việc ấn định mới kênh tần số cho
truyền hình tương tự cần được định hướng sử dụng băng tần 700 MHz để sau 2020
các kênh tần số này sẽ tự động được giải phóng theo Lộ trình số hóa.

Đối với truyền hình số mặt đất: băng tần 470-694 MHz (các kênh 21-48) cần
định hướng sử dụng ổn định lâu dài cho truyền hình số mặt đất. Băng tần 694-806
MHz sẽ dành cho truyền hình số sử dụng tạm thời trong giai đoạn trước năm 2020.

1.5.2 Lợi ích của số hóa truyền hình
Truyền hình số mặt đất đem lại rất nhiều lợi ích. Đầu tiên là chất lượng chương
trình truyền hình cao hơn hẳn so với truyền hình tương tự, với âm thanh hình ảnh
trung thực và sắc nét, không có hiện tượng bóng ma như trong truyền hình tương tự.
Thứ hai, một trong những ưu điểm nổi bật của truyền hình số là đem lại hiệu quả sử
dụng tần số.
Nếu như với truyền hình tương tự, chỉ có thể truyền tải một kênh chương trình
truyền hình trên một kênh tần số 8 MHz, thì với kỹ thuật số tiêu chuẩn DVB-T2 cho
phép truyền tải khoảng 20 chương trình truyền hình SD trên một kênh 8 MHz, nghĩa
là truyền hình số sẽ cần ít phổ tần số hơn số với truyền hình tương tự. Chính vì vậy,
sau khi hoàn thành số hóa truyền hình sẽ có một phần băng tần dành cho truyền hình
sẽ dôi dư. Băng tần này được gọi là Băng tần lợi ích số hóa truyền hình (gọi là băng
tần Digital Dividend). Băng tần Digital Dividend được ITU-R đánh giá là băng tần
tiềm năng cho công nghệ thông tin di động băng rộng IMT-Advanced (4G/LTE/LTEA).

1.6 Kết luận chương 1
Với nhiều ưu điểm vượt trội so với truyền hình tương tự, truyền hình số mặt
đất sẽ phát triển mạnh trên toàn thế giới. Công nghệ, kỹ thuật sử dụng trong truyền