Phương pháp đo, đánh gía chất lượng hệ thống truyền dẫn truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn dvb t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-------------------

NGUYỄN MINH HỒNG

PHƯƠNG PHÁP ĐO, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG
TRUYỀN DẪN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN
DVB-T

Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. NGƠ THÁI TRI

hµ néi - 2004


Danh mục Chữ viết tắt
ACI
ACI
AFC
AI
ATSC
AU
BER

BST-OFDM
BW
C/I
C/N
CA
CAT
COFDM
CPE
CRC
CS
CY
CCI
DAA
DAC
DAI
DBPSK
DFT
DI
DiBEG
DQPSK
DSM
DTS
DVB-T
EIT
EMM
ES
ESCR

Additional Copy Information
Adjacent Channel Interference

Adaption Field Control
Amplitude Imbalance
Advanced Television Service Committee
Access Unit
Bit Error Ratio/Rate
Band segmented OFDM
Band Width
Carrier to Interference Ratio
Carrier to Noise Ratio
Conditional Access
Conditional Access Table
Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Common Phase Error
Cyclic Redundancy Check
Carrier Suppression
Copy right
Co-Channel Interference
Digital Audio Access
Digital to Analog Converter
Data Alignment Indicator
Differential Binary Phase Shift Keying
Discrete Fourier Transform
Discontinuity Indicator
Digital Broadcasting Expert Group
Differential Quaternary Phase Shift Keying
Digital Storage Media
Decoding Time Stamp
Digital Video Broadcasting - Terrestrial
Event Information Table
Entitlement Management Message

Elementary Stream
Elementary Stream Clock Reference


ETSI
FEC
FFT
HDTV
HP
ICI
IDFT
IF
IFFT
ISDB-T
ISI
LO
LP
LPF
LSB
MER
MFN
MI
MIP
MPEG
NIT
OFDM
OOC
OPCR
PAT
PCR

PES
PESP
PESSC
PID
PJ
PLL
PMT
PN
PRBS
PSK

European Telecommunicatioms Standards Institue
Forward Error Correction Code
Fast Fourier Transform
High Definition Television
High Priority bit stream
Inter - Carrier Interference
Inverse Discrete Fourier Transform
Immediately Frequency
Inverse Fast Fourier Transform
Intergrated Service Digital Broadcasting Terrestrial
Intra/Inter Symbol Interference
Local Oscillator
Low Priority bit stream
Low Pass Filter
Lower Side Band
Modulation Error Ratio
Multi Frequency Network
Modulation Interval
Mega-frame Initialisation Packet

Movie Picture Experts Group
Network Information Table
Orthologonal Frequency Division Multiplexing
Orgirinal or Copy
Orgirinal Program Clock Reference
Program Association Table
Program Clock Reference
Packetized Elementary Stream
Packetized Elementary Stream Priority
Packetized Elementary Stream Scrambling Control
Packet Identification
Phase Jitter
Phase Loop Lock
Program Map Table
Pseudo Noise
Pseudo-Radom Binary Sequence
Phase Shift Keying


PSP
PTS
PUSI
QAM
QE
QEF
QPSK
RAI
RF
RS
RST

RTE
S/N
S/P
SC
SDTV
SFN
SI
SI
STE
STS
TDT
TEI
TEV
TM
TOT
TP
TPS
TS
TSC
TSF
TSP
UHF
UTC
VHF
VSB

Program Map Packet
Presentation Time Stamp
Payload Unit Start Indicator
Quadrature Amplitude Modulation

Quadrature Error
Quasi Error Free
Quaternary Phase Shift Keying
Random Access Indicator
Radio Frequency
Reed Salomon
Running Status Table
Residual Target Error
Signal to Noise Ratio
Series to Parallel
Scrambling Control
Standard Definition Television
Single Frequency Network
Start Indicatior
Service Information
System Target Error
Synchronization Time Stamp
Time and Date Table
Transport Error Indication
Target Error Vector
Trick Mode
Time Offset Table
Transport Priority
Transmission Parameter Signalling
Transport Stream
Transport Scrambling Control
Time Stamp Flag
Tansport Stream Packet
Ultra High Frequency
Universal Time Co-ordinated

Very High Frequency
Vestigial Side Band



Danh mục hình vẽ
Hình 1.1.

Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T03

Hình 1.2.

Sơ đồ khối hệ thống phát ATSC ......................................................... 06

Hình 2.1.

Sơ đồ khối cấu trúc trải phổ dữ liệu ................................................... 13

Hình 2.2a. Gói ghép kênh truyền tải MPEG-2 .................................................... 15
Hình 2.2b. Gói truyền tải đà đ-ợc ngẫu nhiên hoá .............................................. 15
Hình 2.2c. Các gói dữ liệu đ-ợc bảo vệ bởi mà RS (204,188,8) ......................... 16
Hình 2.2d. Cấu trúc dữ liệu sau bộ tráo ngoài (với độ sâu I=12 byte) ................. 16
Hình 2.3.

Sơ đồ khối tiến trình tráo và giải tráo ngoài ....................................... 16

Hình 2.4.

MÃ xoắn chủ tốc độ mÃ1/2 ............................................................... 17

Hình 2.5.

MÃ hoá trong và tráo trong................................................................. 18

Hình 2.6.

ánh xạ các bit đầu vào thành các symbol của tín hiệu điều chế trong
ph-ơng thức truyền dẫn không phân cấp ........................................... 20

Hình 2.7.

ánh xạ các bit đầu vào thành các symbol của tín hiệu điều chế trong
ph-ơng thức truyền dẫn có phân cấp ................................................. 21

Hình 2.8.

Sơ đồ địa chỉ hoá bộ tráo symbol trong chế độ 2K ............................ 24

Hình 2.9a. Đồ thị chòm sao QPSK, 16-QAM, 64-QAM và các mẫu bit t-ơng ứng
Hình 2.9b. ánh xạ 16-QAM và 64-QAM không đồng đều với = 2 .................. 27
Hình 2.9c. ánh xạ 16-QAM và 64-QAM không đồng đều với = 4 .................. 28
Hình 2.10. Tạo chuỗi giả ngẫu nhiên .................................................................. 33
Hình 2.11. Vị trí của các pilot .............................................................................. 34
Hình 2.12. Phổ của một kênh con OFDM ........................................................... 45
Hình 2.13. Một đoạn phổ OFDM ........................................................................ 45
Hình 2.14. OFDM trên miền tần số và thời gian ................................................. 46
Hình 2.15. Mật độ phổ công suất ......................................................................... 47
Hình 3.1.

Sơ đồ khối máy phát DVB-T .............................................................. 49

Hình 3.2.

Sơ đồ khối máy thu DVB-T ............................................................... 50

Hình 3.3.

Sơ đồ đo độ chính xác tần số ............................................................. 50

Hình 3.4.

Ví dụ đo sóng mang k=6813 ở chế độ 8K, =1/4, kênh 69 .............. 57

26


Hình 3.5.

Sơ đồ đo độ chọn lọc tần số ............................................................... 58

Hình 3.6.

Sơ đồ đo dải AFC ............................................................................... 59

Hình 3.7.

Mặt nạ của phép đo CPE .................................................................... 61

Hình 3.8.

Đo sông suất ngoài dịch vụ ................................................................ 62

Hình 3.9.

Đo sông suất tạp nhiễu ngoài dịch vụ ................................................ 63

Hình 3.10. Độ nhạy máy thu/dải động đối với kênh Gauss ................................. 65
Hình 3.11. Độ suy giảm nhiễu t-ơng đ-ơng ........................................................ 67
Hình 3.12. Độ kiểm tra đặc tuyến tuyến tính ....................................................... 67
Hình 3.13. Biên trên của phổ tínhiệu DVB-T trong kênh 47 UHF ...................... 69
Hình 3.14. Đo kiểm tra hiệu suất công suất ......................................................... 69
Hình 3.15. Đo BER và C/N khi thay đổi công suất máy phát.............................. 71
Hình 3.16. Đo BER và C/N khi thay đổi công suất tạp nhiễu Gauss ................... 72
Hình 3.17. Đo BER tr-ớc Viterbi ở bộ giải mà ................................................... 73
Hình 3.18. Phân tích IQ ....................................................................................... 76
Hình 3.19. Vectơ lỗi mục tiêu (TEV) .................................................................. 79
Hình 3.20. Méo trên đồ thị chòm sao do lỗi vuông pha I/Q ................................ 82
Hình 3.21. Vị trí các đ-ờng vòng cung trên đồ thị chòm sao để xác định PJ ...... 82
H×nh 3.22. TrƠ tÝn hiƯu tỉng thĨ sư dụng máy phát tham chiếu ........................... 84
Hình 3.23. Quan hệ thời gian giữa xung GPS và Mega- frame ........................... 86
Hình 3.24. Xác định các tham số trễ .................................................................... 91
Hình 2.25. Mô tả hệ thống đo .............................................................................. 92
Hình 3.26. Thiết lập thư nhiƯm trƠ Video tỉng thĨ .............................................. 94
H×nh 3.27. ThiÕt lập đo độ trễ audio/ video t-ơng đối ......................................... 96
Hình 4.1.

Sơ đồ đấu nối thiết đo kiểm tra.. ........................................................ 97

Hình 4.2.

Ph©n tÝch I,Q víi bé tham sè 64-QAM, FEC 3/4, Tg 1/4 .................. 107

Hình 4.3.

Phân tích I,Q với bộ tham sè 16-QAM, FEC 3/4, Tg 1/32. ................ 109


Danh mục Bảng
Bảng 2.1.

Mẫu chập lỗ và chuỗi số liệu đầu ra bộ biến đổi song song/ nối tiếp
t-ơng ứng với từng tỷ lệ mà .................................................................. 17

Bảng 2.2a. Hoán vị bit đối với mode 2k ................................................................ 24
Bảng 2.2b. Hoán vị bit đối với mode 8k ................................................................. 24
Bảng 2.3.

Giá trị các thông số OFDM trong kênh 8MHz ..................................... 31

Bảng 2.4.

Chu kỳ symbol trong kênh 8MHz t-ơng ứng với các khoảng bảo vệ khác
nhau ....................................................................................................... 32

Bảng 2.5.

Các giá trị Cm,l, k đối với các ph-ơng pháp điều chế khác nhau ............ 32

Bảng 2.6.

Chỉ số sóng mang của các pilot liên tục................................................ 35

Bảng 2.7.

Nh÷ng chØ sè sãng mang cho nh÷ng sãng mang TPS ........................... 36

Bảng 2.8.

Dạng thức TPS ...................................................................................... 38

Bảng 2.9.

Số hiệu khung........................................................................................ 39

Bảng 2.10. Ph-ơng thức điều chế ............................................................................ 39
Bảng 2.11. Thông tin về sự phân cấp ...................................................................... 39
Bảng 2.12. Tỷ lệ m· sưa sai .................................................................................... 40
B¶ng 2.13. Kho¶ng b¶o vƯ ...................................................................................... 40
Bảng 2.14. Ph-ơng thức truyền sóng....................................................................... 41
Bảng 2.15. Số l-ợng gói RS trong mỗi siêu khung OFDM t-ơng ứng với các ph-ơng
thức điều chế, tỷ lệ mà sửa sai và khoảng bảo vệ khác nhau ................ 42
Bảng 2.16. Tốc độ bit (Mbps) t-ơng ứng của hệ thống không phân cấp trong kênh
8MHz t-ơng ứng với từng khoảng bảo vệ, chòm sao và tỷ lệ mà sửa sai
.............................................................................................................. 43
Bảng 3.1.

Các phép đo và phạm vi áp dụng ............................................................. 48

Bảng 3.2.

Pilot có chu kỳ bằng số nguyên lần khoảng bảo vệ .............................. 51

B¶ng 3.3.

Sè chu kú theo kho¶ng b¶o vƯ ............................................................... 52

B¶ng 3.4.

Kết quả tính toán ................................................................................... 53

Bảng 3.5.

Các tr-ờng hợp lhác nhau của ph-ơng pháp đo .................................... 53

Bảng 3.6.

Chu kỳ cơ bản và chu kỳ hữu ích của symbol....................................... 57


Bảng 3.7.

Tần số offsets đối với hệ thống 2k và 8k .............................................. 61

Bảng 3.8.

Giá trị hệ số điều chỉnh ......................................................................... 64

Bảng 3.9.

Bảng ví dụ về khoảng đo (MI) .............................................................. 90

Bảng 4.1.

Tổng hợp kết quả phân tích I, Q với một sè bé tham sè trong chÕ ®é 2K
........................................................................................................... 108


Lời cam đoan

Tôi: Nguyễn Minh Hồng, học viên lớp cao học Điện tử Viễn thông khoá 2002 2004 xin cam đoan:
Bản luận văn Phương pháp đo, đánh giá chất lượng hệ thống truyền dẫn truyền hình
số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T là do chính tôi viết với sự h-ớng dẫn khoa học
nhiệt tình của Tiến sĩ Ngô Thái Trị.
Nội dung của luận văn không đ-ợc sao chép từ bất kỳ tài liệu nào đà đ-ợc công bố.
Các số liệu đo đạc đ-ợc tổng hợp trong bản luận văn là kết quả nghiên cứu, thực
nghiệm thực tế.

Hà nội, tháng 10/2004
Häc viªn
Ngun Minh Hång


1

Lời nói đầu
Truyền hình là ph-ơng tiện hữu ích mang thông tin tới mọi ng-ời. Nhu cầu xem
nhiều ch-ơng trình truyền hình của mỗi ng-ời ngày một tăng, trong khi đó tài
nguyên tần số sử dụng trong truyền hình là có hạn. Để tiết kiệm tài nguyên vô tuyến
trong khi vẫn đ-a đ-ợc nhiều ch-ơng trình truyền hình chất l-ợng tốt tới ng-ời dân,
công nghệ truyền dẫn truyền hình số mặt đất đà ra đời. Những công trình nghiên cứu

khoa học, các chuyên đề phân tích, lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình của nhiều nhà
khoa học trong n-ớc cho thấy: DVB-T là công nghệ truyền dẫn truyền hình số mặt
đất phù hợp với điều kiện tự nhiên và kinh tế của Việt Nam. Nghiên cứu thử nghiệm
phát sóng truyền hình số mặt đất DVB-T và việc xây dựng dự thảo tiêu chuẩn truyền
hình số mặt đất cho Việt Nam trong những năm qua cho thấy: triển khai phát sóng
truyền hình theo tiêu chuẩn DVB-T trên cả n-ớc chỉ còn là vấn đề thời gian. Nhằm
góp phần đánh giá chất l-ợng thiết bị thu phát truyền hình số mặt đất theo tiêu
chuẩn DVB-T, tác giả của luận văn đà chọn đề tài nghiên cứu, tìm hiểu ph-ơng pháp
đo, đánh giá chất l-ợng hệ thống truyền dẫn truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn
DVB-T.
Nội dung Luận văn bao gồm bao gồm 4 ch-ơng:
Ch-ơng I :

Trình bày tổng quan về truyền hình số mặt đất.

Ch-ơng II :

Trình bày về công nghệ truyền dẫn truyền hình số mặt đất theo
tiêu chuẩn DVB-T.

Ch-ơng III : Các phép đo áp dụng cho hệ thống truyền hình số mặt đất theo
tiêu chuẩn DVB-T.
Ch-ơng IV : Một số kết quả thử nghiệm và đề xuất, kiến nghị.
Qua lời nói đầu, tôi xin chân thành cảm ơn sự h-ớng dẫn khoa học nhiệt tình của
Tiến sĩ Ngô Thái Trị Trung tâm Tin học và Đo l-ờng - Đài Truyền hình Việt nam
cùng sự góp ý nhiệt tình của thầy cô và đồng nghiệp giúp tôi hoàn thành luận văn
này!
Hà nội, tháng 10 /2004
Học viên
Nguyễn Minh Hồng

2

CHƯƠNG 1. Tổng quan truyền hình số mặt đất

1.1.

Các ph-ơng thức truyền dẫn truyền hình số mặt đất

1.1.1. Tiêu chuẩn DVB-T
Hệ thống phát truyền hình số mặt đất bao gồm các khối chức năng làm nhiệm vụ
biến đổi tín hiệu truyền hình băng gốc từ đầu ra của bộ ghép kênh truyền tải dòng
MPEG-2 đến các đặc tính của kênh mặt đất. Tiến trình xử lý dòng dữ liệu bao gồm
các khâu (hình 1.1)
- Chuyển đổi và ngẫu nhiên hoá ghép kênh truyền tải cho trải phổ năng l-ợng;
- Mà hoá ngoài (mà R-S);
- Tráo ngoài (tráo xoắn);
- Mà hoá trong (mà xoắn xen kẽ);
- Tráo trong;
- ánh xạ (định vị) và điều biến;
- Truyền dẫn OFDM.
Hệ thống này hoàn toàn t-ơng thích với dòng tín hiệu truyền hình đ-ợc mà hoá
MPEG-2 theo chuẩn ISO/ IEC 13818 [1].
Vì hệ thống đ-ợc thiết kế cho các dịch vụ truyền hình số mặt đất, hoạt động trong
phổ tần số VHF và UHF của hệ thống truyền hình t-ơng tự hiện có nên nó cần khả
năng chống nhiễu kênh chung CCI và nhiều kênh kề ACI của các dịch vụ PAL/
SECAM/ NTSC đà và đang tồn tại. Hệ thống cũng có thể hoạt động với hiệu quả phổ
tối đa trong các băng UHF và VHF, điều này rất có ích khi sử dụng mạng đơn tần.
DVB-T đ-ợc thiết kế cho cả băng thông 6, 7 và 8 MHz, các thông số cơ bản khi sử

dụng 3 loại băng thông này đều giống nhau, trừ tham số chu kỳ cơ bản T. Xét từ


3
khía cạnh hệ thống truyền dẫn thì chu kỳ cơ bản T chính là nghịch đảo của tốc độ
xung nhịp của hệ thống. Khi thay đổi tốc độ xung nhịp của hệ thống thì băng thông
và tốc độ bit cũng thay đổi theo.
Nhằm đạt đ-ợc các yêu cầu trên, hệ thống OFDM đ-ợc thiết kế với đặc tính sửa lỗi
liên tiếp. Để tận dụng tối đa các thông số kỹ thuật của truyền hình vệ tinh và truyền
hình cáp thì khâu mà ngoài và tráo ngoài đ-ợc dùng chung, còn phần mà trong thì
giống với đặc tính của truyền hình vệ tinh. Đặc tính linh hoạt của khoảng bảo vệ sẽ
tối -u hoá sự t-ơng quan giữa mô hình mạng và hiệu quả tần số. Điều này làm cho
hệ thống có khả năng hỗ trợ những cấu hình mạng khác nhau nh- mạng đơn tần trên
diện rộng hay những máy phát đơn lẻ trong khi giữ đ-ợc hiệu quả tần số tối đa.
Ghép kênh
ch-ơng trình
Ghép kênh
MÃ hoá Video
truyền tải

MÃ hoá Audio
MÃ hoá dữ liệu

1

Bộ chia
tín hiệu

2
n

MPEG-2
MÃ nguồn và ghép kênh

Ngẫu
nhiên hoá
dữ liệu

MÃ
ngoài

Tráo
ngoài

MÃ
trong

Ngẫu
nhiên hoá
dữ liệu

MÃ
ngoài

Tráo
ngoài

MÃ
trong

Tráo
trong

ánh xạ

T-ơng
thích khung

Chèn Pilot
& TPS

Khối công suất

OFDM

Khoảng
bảo vệ

D/A

Phách lên
tần cao

Khuếch
đại

Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T


4

DVB-T có hai chế độ vận hành là 2K và 8K. Chế độ 2K phù hợp với việc vận hành
máy phát đơn và mạng đơn tần diện hẹp với khoảng cách máy phát giới hạn. Chế độ
8K có thể đ-ợc sử dụng cho cả 2 loại vận hành máy phát riêng lẻ hay cho mạng đơn
tần diện hẹp hay diện rộng.
Hệ thống cho phép sử dụng các mức điều chế QAM và các tốc độ mà hoá để đạt
đ-ợc nhiều tốc độ bit khác nhau. Ngoài ra, hệ thống cũng cho phép sử dụng đồng
thời 2 mức mà hoá và điều chế, bao gồm chòm sao đồng đều và không đồng đều.
Trong tr-ờng hợp này, sơ đồ khối chức năng của hệ thống sẽ đ-ợc mở rộng bao gồm
cả các khối vẽ nét đứt trong hình 1.1. Bộ chia sẽ chia dòng dữ liệu thành 2 dòng
MPEG độc lập, một dòng -u tiên cao và một dòng -u tiên thấp. Các dòng bit đó
đ-ợc ánh xạ lên chòm sao tín hiệu bởi bộ định vị và bộ điều chế t-ơng ứng.
Để đảm bảo các tín hiệu đ-ợc phát đi bởi các hệ thống phân cấp nh- thế sẽ đ-ợc thu
bởi một máy thu đơn giản thì việc phân cấp sẽ đ-ợc giới hạn ở mà hoá và điều biến
kênh phân cấp mà không cần mà hoá nguồn phân cấp.
Một dịch vụ ch-ơng trình có thể phát đồng thời một dòng bit tốc độ thấp và một
dòng bit tốc độ cao hơn. Đồng thời các ch-ơng trình khác nhau có thể đ-ợc phát
trên các dòng riêng biệt với tỷ lệ mà khác nhau. Mặt khác, máy thu chỉ cần có một
bộ các thành phần đảo: giải tráo trong, giải mà trong, giải tráo ngoài, giải mà ngoài
và chuyển đổi ghép kênh. Chỉ có một yêu cầu bổ sung ở máy thu là khả năng giải
điều biến/ ánh xạ ng-ợc để tạo ra một dòng đ-ợc chọn từ những phép ánh xạ ở phía
phát.
-u điểm của ph-ơng thức truyền OFDM có khả năng chống lại phản xạ do chu kỳ
của Symbol lớn nên tín hiệu phản xạ chỉ làm tổn hại một phần nhỏ ở đầu Symbol.
Ngoài ra, hệ thống phát OFDM luôn để một khoảng thời gian bảo vệ Tg giữa các chu
kỳ symbol nên tín hiệu phản xạ sẽ hoàn toàn không gây ảnh h-ởng đến việc giải mÃ
Symbol ở chu kỳ tiếp theo nếu nó đến trong khoảng tgian bảo vệ, thậm chí nó còn
trở thành tín hiệu có ích trong tr-ờng hợp tín hiệu đến trực tiếp bị tổn hao vì lý do
nào đó.

5
Do truyền đồng thời trên nhiều sóng mang con nên chu kỳ của Symbol lớn nên tốc
độ Symbol thấp hơn nhiỊu so víi hƯ thèng 1 sãng mang. Khi thu, thiết bị thu không
chỉ giải mà các symbol đ-ợc truyền một cách riêng lẻ mà còn thu thập cả các sóng
phản xạ từ mọi h-ớng, nh- vậy, OFDM biến sóng phản xạ từ dạng tín hiệu có hại
thành thông tin có ích, góp phần làm tăng năng l-ợng symbol nhận đ-ợc tại đầu thu.
Tín hiệu của máy phát lận cận trong mạng đơn tần có thể đ-ợc coi là tín hiệu phản
xạ trong hệ thống sử dụng kỹ thuật OFDM bởi vì nó mang đầy đủ thông tin của hệ
thống. Nếu tín hiệu đến từ một máy phát lân cận mang cùng một biểu tr-ng
(Symbol) OFDM nào đó, tín hiệu này sẽ không thể phân biệt đ-ợc với tín hiệu phản
xạ truyền thống và vì vậy nó sẽ đ-ợc xử lý nh- mọi tín hiệu phản xạ nếu chúng đến
máy thu trong khoảng thời gian Tg.

1.1.2. Tiêu chuẩn ATSC
Trong những năm đầu của thập kỷ 90, ở Mỹ đà xuất hiện 4 tiêu chuẩn truyền hình
số mặt đất có độ phân giải cao ( HDTV), đ-ợc các tổ chức, các nhóm nghiên cứu
khác nhau đề xuất.
Năm 1993, sau nhiều cuộc thử nghiệm nghiêm túc, Uỷ ban t- vấn về dịch vơ trun
h×nh tiÕn tiÕn ( ACATS - Advisory Commitee on Advanced Television Service ) đÃ
quyết định thuyết phục các nhóm nghiên cứu chọn lọc những điểm mạnh của mỗi
tiêu chuẩn, kết hợp lại để tạo nên một tiêu chuẩn duy nhất .
Tháng 11 năm 1995 , Uỷ ban t- vấn (ACATS) đà chính thức trình lên tổ chức FCC
khuyến cáo về tiêu chuẩn truyền hình độ phân giải cao số hoá ( Digital HDTV ) của
Mỹ với tên " The Grand Alliance " . Grand Alliance là kết quả của sự cạnh tranh và
sau đó là sự tập trung trí t cđa 7 tỉ chøc , c«ng ty lín :
- AT &T ( lucent Technologies ) .
- David Sarnoff Research Center ( Sarnoff Coporation ) .
- General Instrument Coporation ( Next Level System , Inc ) .

6
- Massachusetts Institute of Technology .
- Phillips Electronic North America .
- Thomson Consumer Electronic .
- Zenith Electronic Coporation .
Th¸ng 12 năm 1996, FCC đà chấp nhận tiêu chuẩn truyền hình số DTV của Mỹ dựa
trên tiêu chuẩn gói dữ liệu quốc tế 188 bytes MPEG-2. Các chỉ tiêu kỹ thuật cụ thể
đ-ợc quy định bởi Uỷ ban các dịch vụ truyền hình tiên tiến ( ATSC - Advanced
Television Service Commitee ) .
ATSC cho phÐp 36 chuÈn Video tõ HDTV ( High Definition Television ) đến các
dạng thức Video tiêu chuẩn SDTV khác ( Standard Definition Television ) với các
ph-ơng thức quét ( xen kẽ , liên tục ) và các tỷ lệ khuôn hình khác nhau .

Dòng TS

Ngẫu nhiên
hoá dữ liệu

Đồng bộ đoạn

MUX

RS
FEC

Chèn
Pilot

Tráo
dữ liệu

Điều chế
VSB

MÃ chập
Viterbi

RF

Đồng bộ tr-ờng

Hình 1.2. Sơ đồ khối hệ thống phát ATSC

ATSC sử dụng ph-ơng thức ®iỊu chÕ 8-VSB (vestigial Sideband). M· ngoµi sư dơng
m· RS(208,188,10) có khả năng sủa 10 byte lỗi, truyền tải dòng MPEG2 víi tõng
gãi d÷ liƯu 188 bytes. Sư dơng m· sửa sai Trellis, 3bit/symbol với tốc độ Symbol
10,76MSps
Ưu điểm:


7
- Ng-ìng d-íi cho phÐp cđa tû sè tÝn hiƯu trên tạp nhiễu S/N thấp.
- Dung l-ợng bit có khả năng truyền tải trên một kênh truyền hình 6 MHz lớn
( 19.3 Mbit/s ).
- Khả năng chống nhiễu đột biến tốt.
- Chất l-ợng âm thanh cao ( tiêu chuẩn Dolby AC-3 ).
- ATSC đ-ợc công nhận là tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ở Mỹ, Canada,
Mexico, Hàn Quốc, Đài Loan.

1.1.3. Tiêu chuẩn ISDB-T

Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DIBEG (Digital Broadcasting expert Group) của
Nhật còn đ-ợc gọi là tiêu chuẩn ISDB-T (Integrated Service Digital Brodcasting Terrestrial) hoặc ARIB (association of Radio Industries and Business).
DIBEG sư dơng kü tht ghép kênh BST-OFDM (Band Segmented OFDM) và cho
phép sử dụng các ph-ơng thức điều chế tín hiệu số khác nhau đối với từng đoạn
(Segment ) dữ liệu nh- QPSK, DQPSK, 16QAM và 64QAM.
Tín hiệu truyền đi đ-ợc tổ chức thành 13 khối (OFDM Blocks), mỗi khối có dải phổ
432 KHz với các tín hiệu chỉ thị và các thông số truyền dẫn nh- : loại điều chế, các
loại mà sửa sai đ-ợc sử dụng trong từng Block. ..
ISDB-T cho phép hệ thống có dải phổ 5,6 MHz và 432 KHz. Trong môi tr-ờng một
kênh truyền hình 6 MHz có thể sử dụng ba loại máy thu :
ã 5,6 MHz với bộ giải điều chế OFDM và màn hình HDTV để thu mọi loại hình dịch
vụ.
ã 5,6 MHz với bộ giải điều chế OFDM để thu di động với màn hình tiêu chuẩn
(SDTV).
ã 432 KHz với bộ giải điều chế OFDM để thu âm thanh và dữ liệu.


8
DiBEG còn có khả năng có thể đ-ợc 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.

1.2.

Quá trình phát triển truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVBT trên thế giới và Việt nam

Từ đầu những năm 90, 300 Tổ chức Phát thanh truyền hình thuộc 30 n-ớc trên thế
giới đà tham gia dự án DVB - Dự án xây dựng tiêu chuẩn phát thanh , truyền hình số
thuộc nhiều lĩnh vực : vệ tinh , cáp , mặt đất ...
Tháng 2 năm 1997, DVB-T - tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất chính thức đ-ợc

công nhận bởi Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu (ETSI - European
Telecommunications Standards Institute ) .
Là tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất của châu Âu nằm trong họ tiêu chuẩn DVB
bao gồm cáp và vệ tinh.
1.2.1. Tình hình triển khai DVB-T ở các n-ớc
Với mục đích đ-a công nghệ truyền dẫn truyền hình số mặt đất vào sử dụng
rộng rÃi, nhiều n-ớc trên thế giới đà có những nghiên cứu thử nghiệm riêng để
lựa chọn những bộ thông số phù hợp. Sau đây là nh-ng tóm tắt tổng hợp tình
hình triển khai của một số n-ớc.
* Đan Mạch: Từ tháng 11 năm 1999 đến 2002 xây dựng mạng SFNs với bộ thông
số: 8K, 64 QAM, FEC: 2/3, Tg: 1/4, phát 4 5 ch-ơng trình. Công
suất máy phát ERP = 50 kW (2 máy) và có các Gap Filler có ERP =
35W. Đến tháng 10 năm 2002 có thêm 2 máy phát công suất lớn ở
Bắc Jutland.
* Finland:

Bắt đầu DVB – T tõ 23/6/1999. Dù kiÕn sÏ bá Analog vµo năm 2006
Các máy phát:

+ 8K, 64 QAM, FEC: 2/3, Tg: 1/8


9
1/9/2000 vùng phủ sóng là 39% dân số.
* Pháp:

Dự án sử dụng song song với Analog (110 trạm).
Mạng SFN trên 2 kênh 21 và 65, phủ sóng số 85% dân số cả n-ớc

* Đức: Hiện tại ở BecLin, truyền hình t-ơng tự không còn.

Mạng SFN: 16 QAM, 2/3, 8K.
BerLin: 31/10/2002, bắt đầu với hai mạng SFN kênh 44 và kênh 5
+ Từ tháng 8/2003 có thêm 5 kênh là: K7, 25, 27, 33, 56
+ Mạng SFN gồm 2 hoặc 3 máy phát.
+ Tháng 8/2003 có 180.000 SettopBox đ-ợc bán ở Berlin
* Hy Lạp:

Bắt đầu kế hoạch DVB T vào năm 2002, sử dụng SFN

* Hungary:

Bắt đầu DVB T từ năm 1998. Mạng MFN (478 862 MHz)
Thử nghiệm 2 máy phát ở Budapet
Chuẩn bị có 2 máy phát mới cho mạng SFN

* Ireland:

Năm 2001 đến 2002
23% hộ gia ®×nh thu vƯ tinh sè
80% hé gia ®×nh sư dơng các mạng cáp
6% hộ gia đình sử dụng cáp số
Kế hoạch phát DVB-T để đến 2015 không còn truyền hình t-ơng tự
12 trạm chính, 18 trạm chuyển tiếp.

* Italy:

Hoàn thành chuyển đổi Analog sang truyền hình số mặt đất vào cuối
năm 2006
Phát sóng số ở băng IV và băng V.
Sử dụng mạng SFN.

Riêng ở Roma, dùng băng III và thực hiƯn m¹ng SFN ë diƯn nhá


10
* Latvia:

Qui hoạch mạng SFN: 8K, 64 QAM, 2/3
Tháng 8 năm 2002 phát 4 ch-ơng trình

* Lithuania: Phát số song song với mạng t-ơng tự.
Sử dụng cả SFN và MFN, chọn FFT 8K
* Luxembourg:
Tháng 7/2002 phát thử nghiệm trên kênh 41 với 1 máy phát ở thành
phố Luxembourg.
Công suất 2 kW, 8 K, 64 QAM, FEC 2/3, Tg = 1/16
HiÖn nay phát thêm kênh 41 và kênh 66, mạng SFN và MFN.
* Moldova: Tháng 9/2003 phát thử 1 máy phát
Tháng 10/2003 phát thử trên máy phát thứ 2 với 4 ch-ơng trình.
* Nauy:

Sử dụng cả SFN và MFN, FFT 8K
Tháng 6 năm 2000 có 5 máy phát, phủ sóng 30% dân số.

* Ba Lan:

Kế hoạch phát triển DVB T từ năm 1998
Sử dụng mạng MFN kênh 61 69
Thông sè m¸y ph¸t: 64 QAM, 8 K, FEC 2/3, Tg = 1/32 (thu cố định)
16 QAM, 2/3 cho thiết bị thu cầm tay

* Portugal:

2/6/1998 2000: thực hiện mạng SFN (8K, 64 QAM, 2/3, Tg ) víi 3
m¸y ph¸t: 2 kW, 1 kW và 500 W kênh 64, phát 4 ch-ơng trình truyền
hình.

* Nga: Hiện tại có 6 máy phát DVB-T, kế hoạch có 22 máy.
* Slovakia:

Năm 2003, dự án DVB-T, tháng 6 năm 2004: hoạt động, chính thức
phát sóng vào năm 2005, năm 2015 loại bỏ truyền hình t-ơng tự.

* Tây Ba Nha: Mạng SFN, đến 2010 phát số hoàn toàn, phát triển cáp, vệ tinh.
* Sweden:

Phát số từ tháng 4 năm 1999, cả 2 mạng MFN và SFN


11
28/5/2003 đ-a ra kế hoạch: 3/2008 sẽ bỏ truyền hình t-ơng tự.
* Switzerland: Giữa năm 2002, loại bỏ truyền hình t-ơng tự (760 máy phát). Hiện tại
có 107 máy phát sử dụng cả MFN và SFN
* Anh:Thay đổi từ 64QAM sang 16 QAM
FEC 2/3
Các máy phát số có công suất thấp
80 máy phát số DVB-T (t-ơng đ-ơng với 1200 máy phát t-ơng tự),
phủ sóng 99,4% dân số.
* Mạng Mobile TV ë Singapore
SFN: 16 QAM, FEC , Tg
C«ng suÊt 50 kW ERP 1 trạm chính, khoảng 1kW ERP/1 trạm ->

có 9 trạm con
+ Độ cao cột Anten phát:

183m

+ Độ cao anten ở :

140m

+ Công suất máy phát :

200W

+ ERP :

560W

+ Anten type :

Panel, Vert

+ Anten Gain :

10dB

* Hång K«ng:

Thư nghiƯm DVB-T từ 1999-2000
Mạng SFN: ISDN -> tháng 5/1999 đến tháng 6/1999
DVB-T -> tháng 8/1999 đến tháng 9/1999

Thử cả ATSC vào tháng 11 năm 1999
Hồng Kông chọn DVB-T vào ngày 1/12/2000

* Đài loan:

Chọn DVB-T từ năm 2001, máy phát R&S: 2,5 kW vµ 1, 3 vµ 4 kW


12
Tháng 2/2002 xây dựng mạng đơn tần, hoàn thành vào năm 2003
1.2.2. Quá trình triển khai DVB-T ở Việt nam
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu thử nghiệm từ năm 1997 2001, đặc biệt là sự
tham gia đóng góp ý kiến của các cơ quan, các nhà khoa học, các chuyên gia đầu
ngành, ngày 26/3/2001, Tổng Giám đốc Đài Truyền hình Việt Nam đà ra quyết định
lựa chọn tiêu chuẩn DVB-T cho Việt Nam. Quyết định này là một b-ớc phát triển
quan trọng tạo điều kiện để các đơn vị, các nhóm nghiên cứu của Đài THVN tập
trung trí tuệ, triển khai các đề tài nghiên cứu khoa học theo chiều sâu, tiến tới làm
chủ công nghệ truyền hình số mặt đất và ứng dụng một cách hiệu quả vào điều kiện
thực tế ở Việt Nam.
Kể từ năm 2001 ®Õn nay, viƯc triĨn khai thư nghiƯm hƯ thèng DVB-T đà đ-ợc triển
khai trên nhiều tỉnh thành nh- Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, Thái Nguyên, Tp.
Hồ Chí Minh, Bình D-ơng. Thử nghiệm phát sóng DVB-T ngoài mục đích kỹ thuật
còn mang tính thăm dò thị hiếu của ng-ời dân.
Việc triển khai xây dựng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T trên toàn quốc là
việc làm cần thiết, tuy nhiên việc thực hiện phải hết sức thận trọng, cần đ-ợc xem
xét kỹ l-ỡng trên mọi khía cạnh kinh tế, x· héi...


13

CHƯƠNG 2: Công nghệ truyền dẫn truyền hình số mặt
đất theo tiêu chuẩn DVB-T
2.1. Ghép kênh dòng truyền tải và ngẫu nhiên hoá dữ liệu, trải phổ năng
l-ợng
Dòng số liệu đầu vào sẽ đ-ợc tổ chức thành các gói có chiều dài cố định (Hình 2.2)
tuỳ theo bộ ghép kênh truyền tải dòng MPEG 2. Tổng chiều dài các gói tin ghép
kênh truyền MPEG 2 là 188 byte. Nó bao gồm một byte từ mà đồng bộ (nh- là số
47 trong hệ Hex). Một yêu cầu xử lý tại bên phát luôn bắt đầu từ bit có trọng số lớn
nhất (nh- là 0) của từ mà đồng bộ (01 000 111). Với mục đích đảm bảo cho sự
chính xác của chuỗi nhị phân truyền đi, các số liệu đầu vào ghép kênh MPEG 2 sẽ
đ-ợc ngẫu nhiên hoá theo những cấu hình đ-ợc miêu tả trong Hình 2.1.

Dữ liệu đầu vào (đầu tiên là MBS) : 1011 1000 xxxx xxxx
Chuỗi PRBS :
0000 0011 ....

Hình 2.1. Sơ đồ khối cấu trúc trải phổ dữ liệu
Đa thức sinh của bộ tạo chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên PRBS sẽ là :
1 + X14 + X15
Việc nạp chuỗi 100101010000000 vào những thanh ghi PRBS nh- đà chỉ ra trong
hình 2.1 sẽ đ-ợc khởi tạo tại các điểm bắt đầu của mỗi 8 gói truyền dẫn. Để cung
cấp một tín hiệu khởi tạo cho bộ giải xáo trộn, từ mà đồng bộ của gói MPEG truyền
tải đầu tiên trong nhóm 8 gói sẽ đ-ợc ®¶o tõng bit tõ 47HEX (SYNC) ®Õn B8HEX


14

( SYNC ). Tiến trình này đ-ợc gọi là "sự thích nghi ghép kênh truyền tải" (Hình
2.2b).
Bit đầu tiên tại đầu ra của bộ tạo chuỗi PRBS sẽ đ-ợc áp dụng cho bit đầu tiên của

gói MPEG (nh- là MSB của byte đồng bộ đảo B8HEX). Để giúp cho các chức năng
đồng bộ khác trong các từ mà đồng bộ của chuỗi 7 gói truyền tải còn laị, chuỗi
PRBS sẽ vẫn tiếp tục nh-ng đầu ra của nó sẽ không đ-ợc sử dụng mà chỉ để lại các
byte không ngẫu nhiên. Do đó, độ dài (chu kỳ) của chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên sẽ
là 1503 byte.
Quá trình ngẫu nhiên hoá sẽ vẫn hoạt động khi không có dòng bit vào bộ điều chế
hoặc khi nó không phù hợp với định dạng dòng truyền tải MPEG-2 (nh- là 1 byte
đồng bộ + 187 byte đóng gói).
Mục đích chính của mạch ngẫu nhiên hoá là tạo ra chuỗi dữ liệu giả ngẫu nhiên
tr-ớc khi đ-a vào bộ mà hoá và điều chế, nhằm phân bố dàn trải năng l-ợng của tín
hiệu, tránh việc phân bổ năng l-ợng không đều, có thể gây nhiễu đến hệ thống phát
t-ơng tự. Ngoài ra, chuỗi giả ngẫu nhiên PN (độc lập với dữ liệu) có thể đ-ợc sử
dụng để làm tín hiệu khoá mÃ.

2.2. MÃ hoá ngoài và tráo ngoài
Việc mà hoá và tráo ngoài sẽ đ-ợc thực hiện với cấu trúc gói dữ liệu đầu vào (Hình
2.2a). MÃ hoá rút ngắn Reed Salomon RS (204, 188, t = 8) xuÊt ph¸t tõ m· ho¸ hệ
thống gốc RS (255, 239, t = 8), đ-ợc áp dụng cho từng gói truyền tải ngẫu nhiên
(188 byte) nh- hình 2.2b để tạo ra gói truyền tải đ-ợc bảo vệ lỗi (nh- hình 2.2c). MÃ
hóa Reed Salomon cũng đ-ợc áp dụng cho byte đồng bộ gói 47HEX hoặc byte đồng
bộ đảo B8HEX. Với độ dài từ mà 204 byte chøa 188 byte d÷ liƯu, m· Reed-Salomon
cho phÐp sưa tíi 8 byte lỗi ngẫu nhiên trong mỗi từ mà 204 byte thu đ-ợc.
Đa thức sinh mÃ: g (x) = (x + 0) (x + 1) (x + 2) …(x + 15), víi  = 02HEX
§a thøc sinh

: p (x) = x8 + x4 + x3 + x2 + 1


15
MÃ Reed Salomon rút gọn có thể đ-ợc thực hiện bởi 51 byte thêm, tất cả đều đ-ợc

thiết lập tại 0 tr-ớc khi thông tin đ-ợc đ-a vào đầu vào cđa bé m· ho¸ RS (255, 239,
t = 8). Sau thủ tục mà hoá RS những byte không có giá trị sẽ bị loại bỏ, đ-a ra một
từ mà RS với N = 204 byte
Theo l-ợc đồ khái niệm ở hình 2.3, việc tráo xoắn theo bit với độ sâu I = 12 sẽ đ-ợc
áp dụng cho những gói đ-ợc bảo vệ lỗi (xem hình 2.2c). Kết quả là cấu trúc dữ liệu
đầu ra đ-ợc tráo theo byte (nh- hình 2.2d).
Qua quá trình xử lý "tráo xoắn" với độ sâu I = 12 các byte dữ liệu sau tráo sẽ đ-ợc
sắp xếp theo các gói chống lỗi và chống v-ợt giới hạn bằng các byte dữ liệu MPEG2 đồng bộ đảo hay không đảo, nh- vậy nó luôn bảo toàn tính tuần hoàn 204 byte.
Bộ tráo có thể đ-ợc sắp xếp theo I=12 nhánh, các nhánh đ-ợc kết nối tuần hoàn với
dòng dữ liệu đầu vào bằng các chuyển mạch đầu vào. Mỗi nhánh j sẽ là một thanh
ghi đệm FIFO, với độ sâu j x M khối, tại đó M = 17 = N/ I, N = 204. C¸c khối tuân
theo quy luật FIFO sẽ chứa một byte và các chuyển mạch đầu vào - ra sẽ đ-ợc đồng
bộ. Với mục đích đồng bộ hoá, các byte SYNC và các byte SYNC đảo luôn luôn
đ-ợc định tuyến tới các nhánh "0" của bộ tráo (t-ơng ứng với một độ trễ bằng 0).
Bộ giải tráo cũng theo nguyên tắc t-ơng tự với bộ tráo, nh-ng những chỉ số nhánh bị
đảo ng-ợc (Ví dụ: j = 0 t-ơng ứng với trễ lớn nhất). Quá trình đồng bộ của bộ giải
tráo có thể đ-ợc thực hiện bằng cách định tuyến byte đồng bộ đầu tiên nhận đ-ợc
(SYNC hay SYNC ) tại nhánh "0".

Hình 2.2a. Gói ghép kênh truyền tải MPEG-2

Hình 2.2b. Gói truyền tải đà đ-ợc ngẫu nhiên hoá