TÌM HIỂU về hệ THỐNG THU PHÁT DIGITAL
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (895.62 KB, 25 trang )
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
BÀI TẬP LỚN
TRUYỀN HÌNH SỐ
ĐỀ TÀI
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG THU PHÁT
DIGITAL
GVHD : Dương Tuấn Quang
SVTH
: Trần Ngọc Bảo
Lớp
: CCVT07A
Đà Nẵng, tháng 3 năm 2017
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................................................2
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................................................3
..........................................................................................................................................................3
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................................4
Chương 1........................................................................................................................................5
TỔNG QUAN TÍN HIỆU DIGITAL..........................................................................................5
1.1GIỚI THIỆU VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ.............................................................................5
1.2 TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ................................................................................6
1.3TÍN HIỆU SỐ.......................................................................................................................7
Chương 2........................................................................................................................................8
HỆ THỐNG THU PHÁT DIGITAL..........................................................................................8
2.1 TRUYỀN HÌNH SỐ THEO TIÊU CHUẨN ATSC........................................................8
2.2 TRUYỀN HÌNH SỐ THEO TIÊU CHUẨN DIBEG...................................................10
2.3 TRUYỀN HÌNH SỐ THEO TIÊU CHUẨN DVB-T...................................................11
2.3.1 Energy Dispersal : Khối phân tán năng lượng.....................................................14
2.3.2 Outer Coder : Bộ mã hóa ngoài.............................................................................15
2.3.3 Outer Interleaver : Bộ hoán vị ngoài.....................................................................15
2.3.4Inner Coder : Bộ mã hóa trong...............................................................................15
2.3.5 Inner Interleaver : Bộ hoán vị trong......................................................................15
2.4. SƠ ĐỒ KHỐI THU TÍN HIỆU :...................................................................................16
2.4.1 Sơ đồ khối máy thu :...............................................................................................16
2.4.2 Sơ đồ khối thu kênh truyền hình kỹ thuật số mặt đất trong thực tế.....................17
2.5 CÁC THÔNG SỐ ĐO KIỂM TRA................................................................................18
KẾT LUẬN..................................................................................................................................23
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN..............................................................................................25
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
2
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DAB
Digital Audio broadcasting
DVB
Digital Video Broadcasting
DTV
Digigtal Television
UHF
Ultra High Frequency 300-1000MHz
VHF
Very High Frequency 50-300MHz
VLC
Variable Lenghth Coding
EBU
European Broacasting Union
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
3
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
LỜI MỞ ĐẦU
Số hóa hiện đã trở thành một xu hướng tất yếu của ngành truyền hình thế
giới. Đã có 7 nước(Luxembourg, Hà Lan, Phần lan, Thụy điển, Thụy sỹ, Đức và
Mỹ) hoàn tất quá trình chuyển đổi từ truyền hình analog sang truyền hình số.
Còn lại đa phần các nước khác đều đang trong quá trình chuyển đổi.
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 ưu điểm hơn.
Truyền hình số qua vệ tinh, cáp, và mặt đất hiện nay đang là lĩnh vực
được 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 bước phát triển.Với mục tiêu đến năm
2020 100% mạng truyền hình cáp chuyển sang công nghệ số,hạ tầng truyền dẫn,
phát sóng được phát triển đồng bộ, hiện đại, hiệu quả, thống nhất về tiêu chuẩn
và công nghệ, đảm bảo có thể chuyển tải được các dịch vụ phát thanh, truyền
hình, viễn thông và công nghệ thông tin trên cùng một hạ tầng kỹ thuật, đáp ứng
yêu cầu hội tụ công nghệ và dịch vụ.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, chúng em thực
hiện bố cục bài với hai nội dung chính : tìm hiểu các công nghệ truyền hình số,
các hệ thống thu phát digital xđược tổng hợp thành 2 chương :
Chương 1: Tổng quan tín hiệu digita
Chương 2: Hệ thống thu phát digital:Giới thiệu các chuẩn truyền hình số
đang sử dụng hiện nay và nguyên tắc điều chế tín hiệu trong hệ thống thu phát
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
4
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Chương 1
TỔNG QUAN TÍN HIỆU DIGITAL
1.1GIỚI THIỆU VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ
Truyền hình số (Digital Television) là một phương pháp truyền hình hoàn
toàn mới, là tên gọi một hệ thống truyền hình mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ
Studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số. Trong đó, một
hình ảnh quang học do camera thu được qua hệ thống ống kính, thay vì được
biến đổi thành tín hiệu điện biến thiên tương tự như hình ảnh quang học nói trên
(cả về độ chói và màu sắc) sẽ được biến đổi thành một dãy tín hiệu nhị phân
(dãy các số 0 và 1) nhờ quá trình biến đổi tương tự số.
Trên thế giới, các nhà điều hành cáp, vệ tinh, trên mặt đất đều đang
chuyển động đến môi trường số, Ở Châu Âu, truyền hình số đã được sử dụng ở
Anh (phát sóng truyền hình số 1999, Đức, Pháp, Ireland, Tây Ban Nha, Hà Lan,
Thụy Điển, Hầu hết các nhà phân tích công nhgiệp đều dự báo việc chuyển dịch
lên truyền hình số là một sự tiến hóa (evolution) hơn là một cuộc cách mạng
(revolution), nó làm thay đổi cách sống của hàng trăm triệu gia đình trên thế
giới, các công ty cho rằng sự hội tụ giữa máy tính cá nhân, máy thu hình (TV
sets) và Internet đã bắt đầu và điều đó sẽ dẫn đến sự chuyển hóa cực đại về máy
tính, đối với người tiêu dùng, kỷ nguyên mới về số sẽ nâng cao việc xem truyền
hình ngang với chất lượng chiếu phim, âm thanh ngang với chất lượng CD cùng
với hàng trăm kênh truyền hình mới và nhiều dịch vụ mới, truyền hình số cho
thuê bao xem được nhiều chương trình truyền hình với chất lượng cao nhất,
Đối với các nhà phát sóng truyền hình, việc chuyển dịch lên môi trường
số sẽ làm giảm việc sử dụng băng tần/kênh, làm tăng khả năng cung cấp các ứng
dụng Internet cho thuê bao và mở ra một lĩnh vực mới, các cơ hội mới về thương
mại, Nhiều dịch vụ mới trên cơ sở truyền hình số sẽ được hình thành:
• Truy cập Internet tại các tốc độ
• Chơi Game trên mạng với nhiều người
• Video theo yêu cầu VOD (video – on - demand)
• Cung cấp các dòng video và audio
• Dịch vụ thanh toán tiền từ nhà (home banking)
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
5
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
• Các dịch vụ thương mại điện tử
• Cập nhật phần mềm máy tính
• Truyền thanh, truyền hình đa phương tiện (Multimedia)
• Đọc báo điện tử
Trên năm mươi năm qua, truyền hình sử dụng tín hiệu tương tự như là
một phương tiện truyền dẫn phát sóng, Việc chấm dứt truyền hình tương tự và
phát triển truyền hình số đòi hỏi phải đầu tư mới máy thu hình số, máy phát
hình số, các thiết bị sản xuất và hậu kỳ số cho chương trình truyền hình, Điều
đó dẫn đến phải sử dụng một mặt bằng số chung, mở ra các cơ hội cho thị
trường dân dụng,
Truyền hình số có tốc độ truyền dữ liệu cao, cho phép cung cấp nội dung
đa phương tiện phong phú và người xem truyền hình có thể lướt qua Internet
bằng máy thu hình, Nhờ có kỹ thuật nén, có thể phát sóng nhiều chương trình
truyền hình trên một kênh sóng (truyền hình tương tự phát sóng 1 chương trình
/1 kênh sóng) .
1.2 TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ
Các tổ chức về tiêu chuẩn quốc tế là các cơ sở nghiên cứu và đề xuất các
tiêu chuẩn truyền hình số, ví dụ một vài tổ chức quốc tế như:
• ETSI (the European Telecommunications Standards Institute)
• DVB (Digital Video Broadcasting)
• ATSC (the Advanced Television Systems Committee)
• DAVIC (the Digital Audio Visual Council)
• ECCA (the European Cable Communications Association)
• CableLabs
• W3C (W3 Consortium)
• FCC (the Federal Communications Commission)
ETSI là một tổ chức phi lợi nhuận, xác định và cung cấp các tiêu chuẩn
viễn thông, ETSI bao gồm một hội đồng chung GA (General Assembly) , 1 uỷ
ban (Broard), một tổ chức kỹ thuật TO (Technical Organization) và một ban thư
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
6
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
ký, Tổ chức TO đề xuất và quảng bá các tiêu chuẩn kỹ thuật, Trên 3500 chuyên
gia làm việc cho ETSI trong 200 nhóm .
1.3TÍN HIỆU SỐ
Tín hiệu số là dạng tín hiệu đặc trưng bởi 2 mức giá “0” hay “1” và các
mạch số chỉ làm việc với hai mức giá trị này .tuy nhiên đối tựơng điều khiển là
các mạch số trong nhiều trường hợp có rất nhiều ,thậm chí có vô số các trạng
thái khác nhau và các tín hiệu mà mạch số nhận được do phản hồi cũng có tính
chất như vậy.
Có 2 phương pháp biến đổi là ADC và DAC, để thấy được quá trình có
được tín hiệu số từ tín hiệu tương tự hay ngược lai.
• Chuyển đổi DAC (digital to ananlog converter):
Đây là quá trình lấy tín hiệu số (ở dạng nhị phân) chuyển thành tín hiệu
analog với mức điện áp hay dòng điện tỉ lệ với giá trị số ở ngõ vào.
• Chuyển đổi ADC (analog to digital converter):
Là quá trình chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số gọi tắt là A\D là quá
trình ngược của D\A ,nhưng phức tạp hơn D\A và thời gian chuyển đổi cũng
nhiều ,dài hơn.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
7
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Chương 2
HỆ THỐNG THU PHÁT DIGITAL
2.1 TRUYỀN HÌNH SỐ THEO TIÊU CHUẨN ATSC
Từ đầu năm 1990, ở Mỹ đã xuất hiện 4 tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất
có độ phân giải cao (HDTV) được các tổ chức, các nhóm nghiên cứu khác nhau
đề xuất.
Năm 1993, sau nhiều cuộc thử nghiệm, Uỷ ban Tư vấn về dịch vụ truyền
hình tiên tiến (ACATS – Advisory Committee on Advance Television Service )
đã thuyết phục các nhóm nghiên cứu chọn lọc những điểm mạnh của mỗi tiêu
chuẩn, kết hợp lại để tạo nên một tiệu chuẩn duy nhất.
Năm 1995, Ủy ban Tư vấn ACATS đã chính thức trình lên tổ chức Fcc
khuyến cáo về tiêu chuẩn truyền hình độ phân giải cao số hóa (Digital HDTV)
của Mỹ với tên “The Grand Alliance”. Đó làkết quả của sự cạnh tranh và sau đó
là sự tập trung trí tuệ của 7 tổ chức, công ty lớn.
Năm 1996 FCC đã chấp nhận tiêu chuẩn truyền hình số DTV của Mỹ dực
trên tiêu chuẩn gói dữ liệu quốc tế 188 byte Mpeg-2. Các chỉ tiêu kỹ thuật cụ thể
được quy định bởi Ủy ban các dịch vụ truyền hình tiên tiến (ATSC – Advanced
Television System Committee).
ATSC cho phép 36 chuẩn Video từ HDTV (High Definition Television )
đến các dạng thức Video tiêu chuẩn SDTV khác (Standard Definition
Television) với các phương thức quét (xen kẽ, liên tục) và các tỷ lệ khuôn hình
khác nhau.
Tiêu chuẩn ATSC DTV được biết đến là một hệ thống dự định dùng để
truyền các tín hiệu video, audio, chất lượng cao và các dữ liệu khác trên một
kênh đơn 6MHz. Hệ thống này có thể chia sẻ một cách đáng tin cậy khoảng
19Mbit/s trong một kênh truyền hình mặt đất 6MHz và khoảng 38Mbit/s trong
một kênh truyền hình cáp 6MHz.
Để thực hiện điều đó, tín hiệu video nguồn có thể mã hoá tới 5 lần để tốc
độ dòng bit tín hiệu truyền hình quy ước (NTSC) giảm xuống tới 50 lần hoặc
cao hơn. Nhằm thu nhỏ tốc độ dòng bit, kỹ thuật nén Video và Audio được sử
dụng trong hệ thống.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
8
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Sơ đồ khối của hệ thống DTV được minh họa hình dưới. Hệ thống gồm
các khối:
Mã hoá và nén tín hiệu nguồn:
Cho phép hạn chế tốc độ bit (nén dữ liệu) phù hợp cho từng ứng dụng như
các dòng dữ liệu video số, audio số và dữ liệu phụ ( dữ liệu điều kiện và điều
khiển truy nhập, dữ liệu phục vụ)
Ghép kênh và truyền tải:
Các thông tin được chia nhỏ thành các gói dữ liệu, tương ứng sẽ có một
phần tiêu đề để nhận biết cho mỗi gói hay mỗi loại gói, và tương ứng với thứ tự
thích hợp các gói dữ liệu video, audio và dữ liệu phụ được ghép vào một dòng
dữ liệu đơn.
Hệ thống DTV sử dụng dòng truyền tải Mpeg-2 để ghép và truyền dẫn tín
hiệu video, audio và dữ liệu trong hệ thống phát sóng quảng bá. Dòng tuyền tải
này còn được ứng dụng khi độ rộng băng truyền trên một kênh thông tin hay
dung lượng lưu trữ là có hạn, hoặc trong đường truyền với các mode truyền
không đồng bộ (ATM).
Hình 2.1a Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số
Thu/Phát : gồm quá trình mã hoá và điều chế kênh truyền.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
9
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Mã hoá kênh truyền có nhiệm vụ cộng thêm các thông tin vào dòng bit
dữ liệu, các thông tin được sử dụng trong quá trình tái tạo dữ liệu tại bên thu như
các mã truyền dẫn bởi vì sự suy hao trong qua trình truyền dẫn sẽ gây lỗi tín
hiệu truyền dẫn.
Điều chế là đem các thông tin trong dòng dữ liệu số điều chế lên thành
tín hiệu truyền dẫn, gồm hai loại điều chế:
Chế độ phát quảng bá mặt đất (8-VSB)
Chế độ truyền dữ liệu qua cáp tốc độ cao(16-VSB)
2.2 TRUYỀN HÌNH SỐ THEO TIÊU CHUẨN DIBEG
Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DiBEG (Digital Broadcasting Expert
Group – Nhóm chuyên gia truyền hình số) của Nhật còn được gọi là tiêu chuẩn
ISDB-T (Integrated Service Didital Broadcasting – Terrestrial – Truyền hình số
tích hợp dịch vụ mặt đất ) hoặc ARIB ( Association of Radio Industries and
Business – Hiệp hội các doanh nghiệp và ngành công nghiệp vô tuyến ).
DiBEG sử dụng kỹ thuật ghép kênh đoạn dải tần BST-OFDM (Band
Segmented OFDM) và cho phép sử dụng các phương thức điều chế tín hiệu số
khác nhau đối với từng đoạn (Segment) dữ liệu như : QPSK, DQPSK, 16-QAM
và 64-QAM.
Tín hiệu truyền đi được tổ chức thành 13 khối (OFDM), mỗi khối có dải
phổ 432 KHz với các tín hiệu chỉ thị và các thông số truyền dẫn như : loại điều
chế, các loại mã hiệu chỉnh lỗi được sử dụng trong từng khối…
Hình 2.2a OFDM phân chia dải tần (Band Segmented OFDM)
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
10
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
ISDB-T cho phép hệ thống có dải phổ 5,6 MHz và 432 KHz. Trong môi
trường một kênh truyền hình 6 MHz có thể sử dụng ba loại máy thu :
5,6 MHz với bộ giải điều chế OFDM và màn hình HDTV để thu loại mọi
hình dịch vụ.
5,6 MHz với bộ giải điều chế OFDM để thu di động với màn hình tiêu
chuẩn (SDTV).
432 KHz với bộ giải điều chế OFDM để thu âm thanh và dữ liệu.
DiBEG còn có khả năng có thể đuợc sử dụng trong khu vực dải tần công tác 7/8
MHz
ISDB-T trên thực tế là một biến thể của tiêu chuẩn DVB-T.
2.3 TRUYỀN HÌNH SỐ THEO TIÊU CHUẨN DVB-T
Hệ thống trạm mặt đất DVB-T: các kênh VHF/UHF của trạm mặt đất là
những phương tiện quan trọng nhất với việc truyền dẫn tín hiệu số ở tốc độ cao
vì các thủ tục truyền lại đa đường tạo ra sự dội vang và sự giảm âm thanh của
tần số lựa chọn. Trễ của việc mở rộng các tín hiệu trong việc truyền lặp là do sự
phản xạ của núi, đồi hay dãy nhà có thể lên tới vài chục µs. Trong trường hợp
phía thu có thể di chuyển, tín hiệu trực tiếp từ phía phát có thể bị mất (kênh
Rayleigh) do đó phía thu bắt buộc phải khai thác những đám mây tín hiệu phản
hồi xung quanh vật thể.
Trong mạng đơn tần số (SFN), sự lựa chọn tần số kênh cố thể rất quan
trọng khi tất cả các máy phát phát các tín hiệu giống nhau ở cùng thời điểm và
có thể phát các tín hiệu lặp lại “nhân tạo” trong khu vực dịch vụ (trễ lên đến vài
trăm µs). Để khắc phục vấn đề này, các bộ tương thích kênh DVB-T được thiết
kế dựa trên việc điều chế đa sóng mang trực giao COFDM (Code Orthogonal
Frequency Division Multiplexing – Ghép kênh phân chia theo tần số đã được mã
hoá).
Hình 2.3a Tiêu chuẩn DVB-T
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
11
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Có thể chia dòng bit truyền tới thành hàng ngàn sóng mang phụ tốc độ
thấp, trong ghép kênh FDM. Hệ thống có thể hoạt động ở hai mode chính :
mode 2K cho các mạng chuyển đổi ( tương ứng với 1705 sóng mang phụ trong
dải thông 7,61 MHz và khoảng thời gian symbol hiệu dụng T u = 224 µs) và
mode 8K cho SFNs ( tương ứng với 6817 sóng mang phụ trong dải thông 7,61
MHz và khoảng thời gian symbol hiệu dụng Tu = 86 µs).
Mỗi sóng mang được điều chế theo lược đồ am-QAM (4, 16 hay 32
QAM). Điều chế COFDM bản chất làfading tần số chọn, khi mỗi sóng mang
được điều chế ở tốc độ bit trung bình ( tốc độ symbol vào khoảng 1 Kbaud hay 4
Kbaud tương ứng với mode 2K hay 8K) và khoảng thời gian rất dài so với thời
gian đáp ứng thay đổi kênh.
Do đó mỗi sóng mang phụ chiếm một dải tần hẹp trong đó đáp ứng tần số
kênh là phẳng cục bộ không mã viterbi với cụm lỗi tới từ các sóng mangkhông
tin cậy gần kề, làm suy giảm do nhiễu băng hẹp.
Mô tả Hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất :
Hình 2.3b Cấu trúc hệ thống truyền hình số mặt đất
Quá trình phát sóng truyền hình trên mặt đất bao gồm những thành phần
sau:
Tín hiệu Video/ Audio nguồn:
Tín hiệu nguồn là tín hiệu số hay tương tự được biến đổi thành các dữ liệu
số.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
12
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Các chuẩn tín hiệu số được định dạng sao cho tương thích với hệ thống
mã hoá
Tín hiệu Video có tốc độ bit rất lớn, chẳng hạn chuẩn CCIR 601 thì tốc độ
bit lên đến 270Mbps. Để các kênh truyền hình quảng bá có độ rộng 8MHz có
thể đáp ứng cho vie0c truyền tín hiệu số, cần phải giảm tốc độ bit bằng cách nén
tín hiệu Video.
Mã hoá nguồn dữ liệu số (source coding):
Mã hoá nguồn dữ liệu thực hiện nén số ở các tín số nén khác nhau. Việc
nén được thực hiện bằng bộ mã hoá MPEG-2 (Moving Picture Experts Group).
Việc mã hoá 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 như vậy, việc nén
dựa trên nguyên lý tai người khó phân biệt âm thanh trầm nhỏ so với âm thanh
lớn khi chúng có tần số lân can nhau và những bit thông tin trầm nhỏ này có thể
bỏ đi và không được sử dụng.
Mã hoá nguồn chỉ liên quan đến các đặc tính của nguồn. Phương tiện
truyền phát không ảnh hưởng gì đến mã hoá nguồn.
Mã hoá kênh :
Gói và đa hợp video, audio và các dữ liệu phụ vào một dòng dữ liệu, ở
đây là dòng truyền tải Mpeg -2.
Nhiệm vụ của mã hoá 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 ngày
nay, do có khả năng sửa lỗi rất cao.
Như vậy để thực hiện điều này thì bên phát phải điều chế một tín hiệu rõ
nét và chuẩn nhất, để bên thu có thể dễ dàng thu được tín hiệu ở các vị trí trong
nhà hay di động ngoài trời.
Dưới đây là sơ đồ khối của một máy phát DVB-T :
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
13
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Hình 2.3c Sơ đồ khối tổng quát của một máy phát DVB-T
Nhiệm vụ của các khối trên đã được trình bày trên hình 2-3 .Sau đây là sơ
đồ khối bên trong của một máy phát DVB-T thể hiện quá trình kiểm soát lỗi
dòng truyền Mpeg-2 cho truyền hình số mặt đất thông qua quá trình mã kênh
(channel coding).
Hình 2.3d sơ đồ khối tổng quát của một máy phát DVB-T
Sơ đồ khối máy phát DVB-T
Trong sơ đồ khối máy phát DVB-T được trình bày trên hình, các thành
phần tham gia vào quá trình mã kênh bao gồm:
2.3.1 Energy Dispersal : Khối phân tán năng lượng.
Trong bộ phân tán năng lượng, dòng truyền tải (payload stream) sẽ bị xáo
trộn. Quá trình này là cận thiết bởi vì dòng truyền tải có thể chứa các nhóm ‘0’
và ‘1’ mà điều này thường gây bất lợi cho việc khôi phục clock trong máy thu và
công suất của máy phát không được phân phối đều theo thời gian.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
14
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
2.3.2 Outer Coder : Bộ mã hóa ngoài.
Trong bộ mã hóa ngoài, mã Reed-Solomon được sử dụng. Mã này có ưu
điểm đặc biệt trong các kênh có xác xuất đa sai số (multiple error) cao và trong
các ứng dụng sử dụng phương pháp sửa lỗi liên tiếp. Bộ này theo sau là quá
trình chèn ngoài, mục đích là để phân tán các chùm lỗi (bursts error) thành các
lỗi nhỏ dễ dàng sửa lỗi.
2.3.3 Outer Interleaver : Bộ hoán vị ngoài.
Bộ hoán vị ngoài này có chức năng có chức năng hoán vị byte cho các gói
đã được chống lỗi. Điều này tạo ra một cấu trúc dữ liệu hoán vi&
2.3.4Inner Coder : Bộ mã hóa trong.
Bộ mã hóa này thực hiện việc mã hóa tích chập (convolutonal code) tại
mức bit cung cấp các tỉ lệ mã từ 1/2 đến 7/8.
2.3.5 Inner Interleaver : Bộ hoán vị trong.
Bộ hoán vị trong có chức năng xáo trộn dữ liệu trong tín hiệu đa sóng
mang trong miền tần số.
Và theo sau quá trình mã hóa kênh là quá trình ánh xạ bit cho điều chế
OFDM và dữ liệu sẽ được mang đi.
Đây là máy phát hình NV 7250 có công suất trung bình (RMS) 2,5 KW
(tương đương khoảng 12 kw đỉnh), dùng 2 bộ điều chế số (Exciter A/B) với
chuyển mạch tự động (1 Exciter dự phòng, 1 Exciter hoạt động).
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
15
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Phần khuếch đại công suất gồm 6 module khuếch đại giống nhau đấu
song song (VH 602), có thể thay đổi lẫn nhau. Module khuếch đại VH602 có
cấu tạo phức tạp, gồm nhiều lớp khuếch đại( mỗi lớp sử dụng nhiều bộ khuếch
đại cơ bản giống nhau dùng LDMOS và đấu song song. Cách đấu song song 6
bộ module khuếch đại công suất này cho phép máy phát vẫn hoạt động liên tục
khi có một hoặc vài module sự cố ( lưu ý là máy phát hình số thì không có phần
trung tần và phần khuếch đại tiếng riêng như máy phát hình tương tự).
Ngõ ra của khối khuếch đại công suất nối với khối lọc hài (harmonics
filter), khối lọc kênh (channel filter) và khối chống sét (lightning protection)
trước khi đến đầu vào cáp để lên anten phát. Máy phát VN7250 là thế hệ máy
phát mới, sử dụng làm mát máy bằng chất lỏng cho từng module khuếch đại
công suất ( mỗi module dùng nguồn điện riêng).
Bộ Exciter bao gồm nhiều module khác nhau:
Encoder cho DVB-T đối với tín hiệu video số đầu vào hoặc encoder cho
tín hiệu video tương tự đầu vào.
Bộ sửa lỗi tiến kỹ thuật số (Precorrector).
Bộ điều chế (Modulator)
Bộ điều khiển ( Controller)
Đơn vị điều khiển (Control unit),
Motherboard (mạch chinh).
Phần nguồn điện.
2.4. SƠ ĐỒ KHỐI THU TÍN HIỆU :
2.4.1 Sơ đồ khối máy thu :
Hình 2.4.1a Sơ đồ khối máy thu
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
16
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
2.4.2 Sơ đồ khối thu kênh truyền hình kỹ thuật số mặt đất trong thực tế
Anten Yagi : thường dùng anten có nhiều chấn tư dẫn xạ, 1 chấn tử chủ
động, một số chấn tử phản xạ.
Bộ Splitter : bộ chia tín hiệu từ một ngõ vào sẽ cho ra nhiều ngõ ra.
Receiver : là đầu thu kỹ thuật số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T có chức
năng giải điều chế, giai mã truyền dẫn (kênh), giải đa hợp/ sửa lỗi, giải mã
nguồn, biến đổi số sang tương tự.
Encoder : bộ mã hóa.
Modulation : Bộ điều chế.
Tín hiệu truyền hình kỹ thuật số thu được từ Anten Yagi sẽ đưa qua bộ
chia Sliptter thành nhiều đường tín hiệu, mỗi đường ra được đưa vào đầu kỹ
thuật số sẽ cho ra tín hiệu hình và tín hiệu tiếng như ban đầu. Hai tín hiệu này
được đưa vào bộ mã hóa để thực hiện mã hóa các kênh truyền hình, tín hiệu sau
đó sẽ được điều chế lại với sóng mang được chọn lựa theo sự sắp xếp các kênh
truyền hình hữu tuyến trong cáp đồng trục.
Máy thu hình số DVB-T EFA (của hãng Rohde & Schwarz, Đức) thỏa
mãn tiêu chuẩn ETS300744 có thể thu, giải điều chế, giải mã và phân tích tín
hiệu OFDM. Máy thu EFA có các khả năng sau đây:
Độ rộng băng tần kênh: 6/7/8 MHz
Mode điều chế : 2K/8K.
Đồ thị chòm sao : QPSK, 16-QAM, 64-QAM.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
17
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Tỉ lệ mã hóa : 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8.
Khoảng bảo vệ : 1/4, 1/8, 1/16, 1/32.
Giải điều chế phân lớp: α = 2, 4.
Sửa lỗi Reed-Solomon : RS(204/188).
Độ rộng băng tần mạch lọc SAW: 6/7/8 MHz.
Tín hiệu đi vào máy thu hình từ anten là tín hiệu OFDM. Sauk hi biến đổi
xuống (downconverter), ta có tín hiệu trung tần IF 36MHz. Tín hiệu này được
lọc bằng các mạch lọc Saw khác nhau ( phụ thuộc vào độ rộng băng tần kênh)
và cộng nhiễi Gauss bên trong. Tiếp theo, tín hiệu IF được biến đổi thành băng
tần cơ bản bằng cách sử dụng bộ tạo dao động điều khiển số. Phép biến đổi FFT
(2K/8K) biến đổi tín hiệu từ miền thời gian vào miền tần số. Sau đó xấp xỉ kênh
được dùng để sửa biên độ/ pha/ độ trễ của tín hiệu làm cho hầu hết các xung bị
suy giảm trong khi truyền dẫn RF. Tiếp theo, các gói dữ liệu được dùng cho bộ
giải mã chập Viterbi, bộ giải chèn dữ liệu, bộ giải mã Reed-Solomon và bộ giải
ngẫu nhiên hóa dữ liệu (phân tán năng lượng). Cuối cùng, giao diện Mpeg-2 đưa
dòng truyền Mpeg-2 đã giải điều chế đến đầu ra phần cứng (TSSPi, TSASi).
Máy thu hình số EFA là máy thu chuyên dùng, ngoài chức năng trên, nó còn
cho phép thực hiện nhiều phép đo và hiển thị các thông số sau: đồ thị chòm sao,
các thông số OFDM, hiển thị tỉ số lỗi điều chế MER, đồ thị I/Q, xấp xỉ kênh,
phân tích phổ, hàm phân bố biên độ, chức năng phân bố tích lũy CCDF, đáp ứng
xung…
2.5 CÁC THÔNG SỐ ĐO KIỂM TRA
Có nhiều phép đo để đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất
theo tiêu chuẩn DVB-T. Các thông số cần thiết để đo và kiểm tra như:
Hình 2.5 a Sơ đồ khối một máy phát DVB-T
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
18
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Độ chính xác tần số RF
Mục đích: nhằm xác định độ chính xác của tần số cao tần (RF) trong quá trình
xử lý tín hiệu trong hệ thống OFDM.
Giao diện: ngõ ra hai khối nâng tần và khuếch đại công suất.
Phương pháp: các sóng mang ngoài cùng trong tín hiệu DVB-T là các sóng
mang hoa tiêu liên tục. Các tần số này được đo (nếu cần thiết thì sử dụng
nguồn tham chiếu có độ chính xác cao) và tính trung bình của hai giá trị.
Độ chọn lọc
Mục đích : nhằm nhận biết khả năng loại bỏ can nhiễu ngoài kênh máy
thu.
Giao diện : việc đo – kiểm tra mức tín hiệu đầu vào và can nhiễu được thực
hiện tại ngõ vào máy thu và sử dụng ngõ ra hai khối giải mã trong và giải mã
tráo ngoài cho bộ kiểm tra BER.
Phương pháp : Công suất đầu vào được điều chỉnh đến 10db trên
mức công suất tối thiểu. Ngưỡng C/I cần thiết để đảm bảo “hầu như
không có lỗi” (QEF) sau bộ giải mã RS (BER < 10 -4 trước bộ giải mã RS)
được đo như một hàm số của tần số can nhiễu CW (continuous wave).
Phạm vi điều khiển tự động tần số
Mục đích : nhằm xác định dải tần số trong khoảng đó máy thu có thể đồng bộ
được.
Giao diện : kiểm tra tín hiệu ngõ vào máy thu (test), và kiểm tra đồng
bộ dòng truyền tải TS ở ngõ ra máy thu.
Phương pháp : cho một tín hiệu vào đầu vào máy thu với mức 10db trên mức
công suất tối thiểu. Tín hiệu được dịch tần số theo từng bước tới giá trị danh
định, lỗi byte đồng bộ (Sync byte error) được thiết lập ngay khi byte đồng bộ
đúng (0x47) không xuất hiện sau 188 hoặc 204 byte. Điều này rất cần thiết bởi
cấu trúc đồng bộ được sử dụng trong toàn bộ d6ay chuyền từ bộ mã hóa đến bộ
giải mã. Hơn nữa việc kiểm tra phải được thực hiện đối với từng byte vì điều
này có thể không nhất thiết phải được thực hiện ở bộ mã hóa.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
19
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Hình 2.5b Sơ đồ khối máy thu DVB-T
Công suất RF/IF
Mục đích : để đo công suất tín hiệu hoặc công suất mong muốn.
Giao diện : từ ngõ ra khối D/A máy phát đến ngõ vào khối A/D máy thu.
Phương pháp : Công suất tín hiệu được định nghĩa bằng công suất trung bình
của tín hiệu và được đo bởi bộ cảm ứng công suất nhiệt. Khi sử dụng máy
phân tích phổ hoặc máy thu chuẩn cần tích hợp công suất tín hiệu bên trong dải
thông của tín hiệu (n x fSPACING).
Công suất tạp nhiễu
Mục đích : để đo công suất tạp nhiễu, nhân tố suy giảm chất lượng đáng kể
trong mạng truyền dẫn.
Giao diện : từ ngõ vào máy thu đến khối A/D.
Phương pháp : công suất tạp nhiễu (công suất trung bình), hoặc công suất
không mong muốn có thể đo bằng máy phân tích phổ (ngoài dịch vụ). Công
suất tạp nhiễu được xác định trong dải thông của tín hiệu OFDM (n x fSPACING).
Độ nhạy máy thu/ dải động đối với kênh Gaussian
Mục đích : nhằm xác định công suất đầu vào tối đa và tối thiểu đối với hoạt
động bình thường của máy thu để phục vụ công tác quy hoạch
Giao diện : kiểm tra tín hiệu đầu vào máy thu và kiểm tra BER trước RS ở ngõ
vào và ngõ ra của khối Giải mã tráo ngoài.
Phương pháp : đo công suất đầu vào tối đa và tối thiểu ứng với sau bộ giải điều
chế RS (tức là BER <10-4 trước giải mã RS). Dải động là hiệu của hai giá trị.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
20
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Hiệu suất công suất
Mục đích : để so sánh hiệu suất tổng thể của các máy phát số DVB.
Giao diện : ngõ ra khối Khuếch đại công suất bên máy phát.
Phương pháp : hiệu suất công suất là tỉ số giữa công suất ra của tín hiệu truyền
hình số DVB trên tổng công suất tiêu thụ của toàn bộ dây chuyền từ đầu vào
dòng truyền tải (TS) đến đầu ra tín hiệu cao tần RF bao gồm tất cả thiết bị cần
thiết để hoạt động như quạt, biến áp.v.v…Kênh công tác và điều kiện môi
trường cần được xác định rõ.
Can nhiễu liên kết
Mục đích : để xác định bất kỳ can nhiễu liên kết nào có thể ảnh hưởng đến độ
tin cậy của việc phân tích I/Q hoặc đo, kiểm tra BER.
Giao diện : từ ngõ vào máy thu đến ngõ vào khối A/D.
Phương pháp : phép đo được thực hiện bằng máy phân tích phổ. Độ phân giải
của dải thông được suy giảm theo từng bậc (stepwise) sao cho mức hiển thị
của sóng mang đã điều chế (và tín hiệu hoa tiêu không điều chế do ảnh hưởng
của khoảng bảo vệ) bị giảm. Can nhiễu CW không bị ảnh hưởng bởi quá trình
này và có thể nhận biết bằng cách tính trung bình tích hợp.
Quan hệ giữa Ber và tỉ số C/N khi thay đổi công suất máy phát:
Mục đích : để đánh giá Ber của một máy phát khi tỉ số sóng mang trên nhiễu
(C/N) thay đổi, phép đo được lập lại với các giá trị công suất phát rat rung bình
khác nhau. Phép đo này có thể được sử dụng để so sánh chất lượng kỹ thuật
một máy phát so với lý thuyết hoặc so với các máy phát khác.
Giao diện : từ ngõ ra Mã trong bên máy phát đến bộ Giải mã trong bên máy
thu.
Phương pháp : một chuổi nhị phân giả ngẫu nhiên (PRBS) từ ngõ ra khối Mã
trong máy thu được đưa đến khối Tráo trong thì giá trị của tỉ số C/N được thiết
lập tại đầu vào máy thu kiểm tra (test receiver) bằng cách cộng thêm nhiễu
Gaussian và Ber của chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên được đo tại điểm vào của
khối Giải mã trong bằng máy đo Ber. Phép đo được lặp lại với các giá trị công
suất phát ra trung bình khác nhau.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
21
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
Một máy phát thử nghiệm sẽ tạo ra 223-1 PRBS như được định nghĩa bởi
ITU-T Rec.O.151[12]
--> Để đo công suất nhiễu và công suất sóng mang, bề rộng dải thông được
xác định bằng n x fSPACING, với n là số sóng mang tích cực (6817 hoặc 1705
sóng mang trên kênh 8MHz và fSPACING là khoảng cách giữa các tần số sóng
mang OFDM.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
22
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
KẾT LUẬN
Như vậy, cùng với sự nổ lực của bản than và sự giúp đỡ của thầy,cô thì đồ
án của em với đề tài “ Tìm hiểu về hệ thống thu phát digital” đã được hoàn
thành đúng thời gian thi.
Nhìn chung trong cuốn đồ án này đã đề cập được một cách khát quát những
vấn đề quan trọng của một hệ thống thu phát digital, các quá trình ảnh hưởng
đến hệ thống thu-phát tín hiệu truyền hình số.
Do kiến thức và khả năng của bản thân còn hạn chế nên đồ án này không
tranhs khỏi những sự sai sót. Mong được sự góp ý của các thầy, các cô và các
bạn để nội dung đồ án được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Dương Tuấn Quang, đã hướng
dẫn em về chuyên môn, phương pháp làm việc để em có thể xây dựng và hoàn
thiện nội dung đồ án theo đúng kế hoạch. Em xin chân thành cảm ơn.
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
23
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đỗ Hoàng Tiến, Vũ Đức Lý “Truyền Hình Số”, nhà xuất bản khoa học
và kĩ thuật, 2001.
2. Ngô Thái Trị “Truyền Hình Số”, 1998
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
24
Truyền hình số
GVHD: Dương Tuấn Quang
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
SVTH: Trần Ngọc Bảo_CCVT07A
25
