Nghiên cứu tối ưu vùng phủ sóng trong hệ thống truyền hình số mặt đất DVBT2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN TỒN THẮNG

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU VÙNG PHỦ SĨNG TRONG
HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Hà Nội – Năm 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN TỒN THẮNG

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU VÙNG PHỦ SĨNG TRONG
HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2

Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. VŨ VĂN YÊM

Hà Nội – Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi tên là Nguyễn Tồn Thắng, Học viên lớp Cao học Kỹ thuật viễn
thơng – Khóa 2016A, Viện Điện tử Viễn Thông, Trường Đại học Bách khoa Hà
Nội.
Tôi xin cam đoan bản Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật này do tôi tự làm, không
sao chép nguyên bản của ai. Các nguồn tài liệu sử dụng trong luận văn là do tôi
thu thập và dịch từ các tài liệu chuẩn của nước ngoài, với các số liệu thực tế
trong q trình xây dựng mạng lưới DVB-T2 và được trích dẫn trung thực, đầy
đủ.
Nếu có bất cứ sai phạm nào tôi xin chịu trách nhiệm trước nhà trường.
Hà Nội, tháng 09 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Toàn Thắng

1


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................1
MỤC LỤC ..................................................................................................................2
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN ......................4
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...................................................................................6
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................8
CHƢƠNG 1: TRUYỀN HÌNH SỐ & TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T29

1.1. Giới thiệu về truyền hình số .............................................................................9
1.1.1. Khái quát chung..........................................................................................9
1.1.2. Đặc điểm của thiết bị truyền hình số ........................................................11
1.2. Số hóa tín hiệu truyền hình .............................................................................12
1.2.1.Biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số(A/D) ......................................13
1.2.2. Biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (D/A) ....................................14
1.2.3. Nén tín hiệu video/Audio .........................................................................14
1.3. Các tiêu chuẩn của truyền hình số ..................................................................17
1.4. Truyền hình Số mặt đất DVB-T2 ...................................................................17
1.4.1. Giới thiệu truyền hình số mặt đất DVB-T2 ..............................................17
1.4.2. Yêu cầu đặt ra cho truyền hình số mặt đất DVB-T2 ................................18
1.4.3. Mơ hình cấu trúc hệ thống DVB-T2 ........................................................18
1.5. Các đặc tính kĩ thuật của DVB-T2 .................................................................20
1.5.1. Lớp vật lí ..................................................................................................20
1.5.2. Cấu hình mạng..........................................................................................20
1.5.3. Hiệu quả của việc sử dụng kĩ thuật chòm sao quay, chèn thời gian và tần số
............................................................................................................................25
1.5.4. Mã sửa sai trong DVB-T2 ........................................................................25
1.5.5. Symbol khởi đầu.......................................................................................25
1.6. Sự khác biệt giữa DVB-T và DVB-T2 ...........................................................25
1.7. Khả năng chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 .............................................26
1.7.1. Số hóa truyền hình số mặt đất ..................................................................26
1.7.2. Khả năng chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 .......................................26
1.8. Kết luận chương 1 ...........................................................................................27

2


CHƢƠNG 2. TỐI ƢU VÙNG PHỦ SÓNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN
HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2...............................................................................28

2.1. Tối ưu băng thơng tại hệ thống Head-End......................................................28
2.2. Hệ thống StasMux thiết lập tại Head End ......................................................28
2.3. Các giải pháp tối ưu cho mạng đơn tần SFN ..................................................29
2.3.1. Mạng đơn tần khi triển khai thực tế .........................................................29
2.3.2. Sự cần thiết phải đồng bộ các máy phát thuộc mạng đơn tần ..................31
2.3.3. Bù thời gian trễ tĩnh để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần ...........33
2.3.4. Bù thời gian trễ động để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần .........34
2.3.5 Cài thêm các gói chứa thơng tin vào dịng TS để phục vụ việc đồng bộ .34
2.3.6. Nhiệm vụ của khối thích ứng mạng đơn tần ...........................................35
2.3.7. Nhiệm vụ của khối đồng bộ hệ thống (Sync system): .............................38
2.3.8. Sử dụng mạng đơn tần với máy phát phân tán .........................................41
2.3.9. Sử dụng các bộ phát lặp tín hiệu RF cùng kênh OCR (On- Channel
Repeater).............................................................................................................41
2.4. Kết luận chương 2 ...........................................................................................43
CHƢƠNG 3. ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2
TẠI VIỆT NAM ......................................................................................................44
3.1. Những ưu thế khi sử dụng truyền hình số mặt đất DVB-T2 ..........................44
3.2. Các giải pháp cho truyền hình số mặt đất .......................................................44
3.3. Ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB-T2 tại Việt Nam ..............................45
3.3.1. Truyền hình An Viên (AVG) ...................................................................46
3.3.2. Truyền hình kĩ thuật số VTC....................................................................52
3.3.3. Đài truyền hình Việt Nam VTV ...............................................................55
3.3.4. Cơng ty Truyền dẫn phát sóng Đồng bằng Sơng Hồng (RTB) ................57
3.3.5. Cơng ty Truyền hình kỹ thuật số Miền Nam (SDTV) .............................60
3.3.6. Phát sóng Truyền hình Số DVB-T2 trên hạ tầng Cáp (truyền hình Cáp) 62
3.4. Kết quả đo tín hiệu Truyền hình DVB-T2 thực tế tại Việt Nam ....................63
3.5. Đánh giá kết quả .............................................................................................67
3.6. Kết luận chương 3 ...........................................................................................72
KẾT LUẬN ..............................................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................74

3


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
DVB

Digital Video Broadcasting:Truyền hình kĩ thuật số.

DVB-T

Digital Video Broadcasting–Terrestrial: Truyền hình số mặt đất.

DVB-S

Digital Video Broadcasting– Satellite: Truyền hình số vệ tinh

DVB-C

Digital Video Broadcasting–Cable: Truyền hình số cáp

JPEG

Joint Photographic Experts Group: Chuẩn nén JPEG

MPEG

Moving Picture Expert Group: Chuẩn nén MPEG

A/D

Analog/Digital: Tương tự/số

D/A

Digital/Analog: Số/ Tương tự

HDTV

High-Definition Television: Truyền hình độ nét cao

3DTV

3D Television: Truyền hình 3D

SFN

Single Frequency Network: Mạng đơn tần.

NTSC

National Television System Committee: Hệ truyền hình mầu NTSC

PAL

Phase Alternative Line: Hệ truyền hình mầu PAL

SECAM Sequential Colour a Memory: Hệ Truyền hình mầu SECAM
ISDB

Intergrated Service Digital Broacasing: Tiêu chuẩn Truyền hình Nhật

PCM

Pulse-Code Modulation: Điều chế xung mã

DPCM

Differential Pulse-Code Modulation: Mã hóa vi sai

LDPC

Low Density Parity Check: Mã Kiểm tra mật độ thấp

BCH

Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code: Mã sửa lỗi vòng

4


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Sự khác nhau cơ bản giữa DVB-T và DVB-T2 .......................................25
Bảng 3.1. Các tham số phát sóng truyền hình An Viên ...........................................48
Bảng 3.2. Các tham số của đài truyền hình VTV ....................................................56
Bảng 3.3. Kết quả đo tín hiệu truyền hình số mặt đất DVB-T2 ...............................63
Bảng 3.4. Kết quả đo tín hiệu truyền hình số mặt đất DVB-T2 ..............................65

5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ tổng qt của hệ thống truyền hình số ............................................10
Hình 1.2. Sơ đồ biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số .....................................13
Hình 1.3. Sơ đồ biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự. ....................................14
Hình 1.4. Mơ hình nén video ....................................................................................14
Hình 1.5. Cấu trúc cơ sở của bộ mã hóa MPEG tín hiệu audio ................................15
Hình 1.6. Cấu trúc của bộ giải mã MPEG của tín hiệu audio ...................................16
Hình 1.7. Mơ hình cấu trúc hệ thống DVB-T2 ........................................................19
Hình 1.8. Sơ đồ lớp vật lí .........................................................................................20
Hình 1.9. Đường đi của tín hiệu trong mạng đơn tần cơng nghệ DVB-T2 .............23
Hình 1.10. Kiến trúc của hệ thống mạng đơn tần SFN của DVB-T2 .......................23
Hình 1.11. Mẫu hình pilot phân tán của DVB-T và DVB-T2 .................................24
Hình 2.1. Hệ thống Statmux tại Head End DVB-T2 ................................................29
Hình 2.2. Cấu hình của một mạng đơn tần DVB-T2 ................................................30
Hình 2.3. Mơ tả máy phát trong mạng đơn tần .........................................................31
Hình 2.4. Mơ tả sự nhanh chậm của các chùm sóng đến đầu thu .............................33
Hình 2.5. Cấu hình một Mega-frame. .......................................................................35
Hình 2.6. Mơ tả Xung 1pps, MIP và Cờ thời gian đồng bộ - STS ...........................37
Hình 2.7. Độ trễ lớn nhất...........................................................................................37
Hình 2.8. Mơ tả biểu đồ thời gian của Mega-frame ..................................................38
Hình 2.9. Chu trình tính tốn thời gian bù trễ động ..................................................39
Hình 2.10. Bù trễ động trong mạng đơn tần gồm ba máy phát .................................40
Hình 3.1. Bộ thiết bị DVB-T2 của truyền hình An Viên ..........................................47
Hình 3.2. Cấu hình hệ thống Head-End phát cho mạng SFN của AVG ...................48
Hình 3.3. Sơ đồ trạm DVB-T2 của AVG phát tại Vân Hồ - Hà Nội ........................49
Hình 3.4. Bản đồ phủ sóng DVB-T2 của Cơng ty AVG ..........................................51
Hình 3.5. Bản đồ phủ sóng DVB-T2 của Cơng ty VTC ..........................................54
Hình 3.6. Bản đồ phủ sóng các tỉnh đồng bằng bắc bộ của VTV .............................56
Hình 3.7. Sơ đồ hệ thồng Head End của Công ty RTB ...........................................58

Hình 3.8. Sơ đồ Truyền dẫn Truyền hình Số DVB-T2 Cơng ty RTB tại Hải Phịng59
Hình 3.9. Bản đồ phủ sóng DVB-T2 của Cơng ty RTB ...........................................60
Hình 3.10. Cấu hình hệ thống mạng SFN DVB-T2 của SDTV ................................61
Hình 3.11. Bản đồ phủ sóng DVB-T2 của Cơng ty SDTV .......................................61
6


Hình 3.12. Cấu hình hệ thống mạng DVB-T2 cùng TH Cáp tại Bắc Ninh ..............62
Hình 3.13. Mơ phỏng vùng phủ cho trạm phát Hà Nam, Hải Phịng........................70
Hình 3.14. Mơ phỏng vùng phủ sóng trạm phát Hà Nội ...........................................70
Hình 3.15.Diện phủ sóng cho trạm phát Hà Nơi, Hải Phịng, Hà Nam ....................72

7


MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển của xã hội thì đời sống của mỗi người dân càng
ngày càng tiến bộ với nhu cầu ngày càng cao đặc biệt trong lĩnh vực giải trí trong
đó có truyền hình. Ngày xưa chúng ta chỉ được đáp ứng xem bằng truyền hình
tương tự. Với truyền hình tương tự này cũng có ưu điểm nhưng phần lớn là nhược
điểm nhiều hơn: Chất lượng hình ảnh khơng được rõ nét, hay mất tín hiệu hay tín
hiệu bị nhiễu khi gặp những yếu tố bên ngồi tác động vào như thời tiết, địa
hình…Điều đó khiến người xem khơng thật sự hài lịng. Nhưng điều đó có thể khắc
phục được khi ngày nay với sự phát triển của cơng nghiệp hóa hiện đại hóa thì đã ra
đời truyền hình kĩ thuật số đặc biệt là truyền hình số mặt đất. Truyền hình số mặt
đất ra đời mang lại những lợi ích khơng ngờ cho người xem với chất lượng hình
ảnh vơ cùng rõ nét, đẹp mắt, nhiều kênh chương trình, ít bị ảnh hưởng của nhiễu và
dễ sử dụng. Nhưng thành công nối tiếp thành công khi ngày nay đã cho ra đời
truyền hình số mặt đất DVB-T2, với truyền hình này đã phát huy những tính năng
tốt của truyền hình số mặt đất đồng thời khắc phục những nhược điểm, những phần

thiếu sót của truyền hình trước. Truyền hình số mặt đất DVB-T2 ngày nay đang là 1
sự lựa chọn phần lớn của những người dân Việt Nam nói riêng và tồn thế giới nói
chung. Nó có những đặc điểm và lợi ích như thế nào mà có nhiều người sử dụng và
ủng hộ vậy? Vì vậy em đã thưc hiện đề tài: “Nghiên cứu tối ưu vùng phủ sóng
trong hệ thống Truyền hình số mặt đất DVB-T2 ” . Với đề tài này gồm có 3
chương:
CHƢƠNG 1: TRUYỀN HÌNH SỐ & TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2
CHƢƠNG 2: TỐI ƢU VÙNG PHỦ SÓNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN
HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT
DVB-T2 TẠI VIỆT NAM

Em xin cảm ơn thầy Vũ Văn Yêm đã hướng dẫn em thực hiện đề tài này.

8


CHƢƠNG 1: TRUYỀN HÌNH SỐ & TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT
DVB-T2
1.1. Giới thiệu về truyền hình số
1.1.1. Khái quát chung
Truyền hình số là một hệ thống truyền hình số có chất lượng cao và dễ dàng
phân phối trên kênh thông tin. Tín hiệu số cho phép tạo, lưu trữ, ghi đọc nhiều
lần mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh.
Ưu điểm của truyền hình số:
 Ít bị tác động của nhiễu so với truyền hình tương tự.
 Các tín hiệu âm thanh và hình ảnh thì có khả năng nén lớn.
 Có khả năng phát hiện và sửa lỗi.
 Tiết kiệm được phổ tần do sử dụng các kĩ thuật nén băng tần.
 Có khả năng khóa mã dễ dàng.

 Truyền dẫn phát sóng nhiều chương trình trên một kênh.
 Địi hỏi cơng suất truyền thấp.
 Có khả năng thu tốt trong truyền sóng đa đường.
 Có khả năng truyền trên cự li lớn: Tính chống nhiễu cao ( do việc cài mã
sửa lỗi, chống lỗi, bảo vệ…).
Nhưng truyền hình số có một số nhược điểm sau: Dải thơng của tín hiệu tăng
do đó độ rộng băng tần của thiết bị và hệ thống lớn. Việc kiểm tra chất lượng tín
hiệu số phức tạp do phải sử dụng mạch chuyển đổi số-tương tự.

9


- Sơ đồ tổng quát và nguyên lí cấu tạo của hệ thống truyền hình số:
Sơ đồ:

Thiết bị phát

T/h video tương tự

Biến
đổi
A/D

Mã
hóa
nguồn

Mã
hóa
kênh

Điều
chế
số

Kênh thơng
tin

Thiết bị thu

T/h video tương tự

Biến
đổi
D/A

Giải
mã
hóa

Giải
mã
kênh

Giải
điều
chế

Hình 1.1. Sơ đồ tổng qt của hệ thống truyền hình số
Ngun lí cấu tạo: Tín hiệu video, audio tương tự được biến đổi thành tín

hiệu số khi đi qua bộ biến đổi A/D .Tín hiệu số tại đầu ra của bộ biến đổi A/D
có tốc độ bít rất lớn nên cần đưa qua bộ nén (mã hóa nguồn) để giảm tốc độ bít
xuống. Sau đó tín hiệu ra của bộ mã hóa nguồn được đưa tới thiết bị phát là mã
hóa kênh thơng tin (đảm bảo chống các sai sót cho tín hiệu trong kênh thông tin
) và điều chế số (giúp cho tín hiệu số có thể truyền đi xa được ).Tiếp đó tín hiệu
được truyền đến bên thu qua kênh thơng tin.Tại bên thu, tín hiệu truyền hình số
được biến đổi ngược lại với q trình xử lí tại phía phát.Tín hiệu sẽ sẽ được giải
điều chế và được đưa tới giải mã kênh.Tín hiệu sau bộ giải mã kênh được giải
nén sau đó đưa tới bộ biến đổi tín hiệu số-tương tự D/A.

10


1.1.2. Đặc điểm của thiết bị truyền hình số
Để kiểm tra tình trạng của thiết bị số, chúng ta sử dụng các hệ thống đo kiểm
tra thông qua đo kiểm tra tín hiệu chuẩn. Sau đây là đặc điểm của thiết bị truyền
hình số:
a) Yêu cầu về băng tần
Yêu cầu băng tần là sự khác nhau rõ rệt nhất giữa tín hiệu truyền hình số và tín
hiệu truyền hình tương tự. Băng tần của tín hiệu truyền hình số u cầu phải
rộng.
b) Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm(Singnal/Noise)
Trong q trình truyền dẫn và ghi thì tín hiệu số có khả năng chống nhiễu tốt.
Nhiễu trong tín hiệu số là do các bit lỗi. Nhiễu trong tín hiệu số được khắc phục
bởi các mạch sửa lỗi. Khi có quá nhiều bit lỗi ta sử dụng cách che lỗi để giảm sự
ảnh hưởng của nhiễu.Tính chất đặc biệt này có ích cho việc ghi-đọc chương
trình nhiều lần.
c) Méo phi tuyến
Trong quá trình ghi và truyền thì tín hiệu số khơng bị ảnh hưởng của méo phi
tuyến. Méo phi tuyến là tính chất quan trọng trong việ ghi-đọc nhiều chương

trình nhiều lần
d) Chồng phổ( Aliasing)
Tín hiệu số được lấy mẫu theo cả chiều ngang và chiều dọc, nên có khả năng
chồng phổ theo cả 2 hướng. Độ lớn của méo chồng phổ theo chiều ngang phụ
thuộc vào các thành phần tần số mà tần số này phải vượt quá tần số lấy mẫu giới
hạn Nyquist.
e) Giá thành và độ phức tạp
Giá thành của các thiết bị số có giá thành cao hơn nhiều so với các thiết bị
tương tự. Mạch số có cấu trúc khá phức tạp hơn các mạch tương tự. Ngồi ra
cịn vấn đề về thành lập duy trì thì chúng vẫn còn lạ lẫm với nhiều người, tuy
11


nhiên nhờ cơng nghệ phát triển như hiện nay thì vấn đề đó khơng cịn trở ngại,
điều đó đã dẫn đến giá thành của thiết bị số lại vô cùng hợp lí với khác hàng.
f) Xử lí tín hiệu
Tín hiệu số có thể thực hiện và biến đổi tốt các chức năng mà tín hiệu tương tự
khơng làm được hay cịn gặp khó khăn. Sau khi chuyển từ tín hiệu tương tự sang
tín hiệu số (A/D) thì tín hiệu sóng còn lại là 1 chuỗi các bit số „0‟ và „1‟ thực
hiện nhiệm vụ mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. Khả năng này
được tăng lên và có thể đọc với tốc độ nhanh nhờ viêc lưu trữ trong bộ nhớ.
g) Khoảng cách giữa các trạm truyền hình cồng kềnh
Tín hiệu số cho phép các trạm truyền hình đồng kênh có khoảng các gần nhau
mà khơng bị nhiễu. Tín hiệu số ít chịu ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh là do khả
năng thay thế xung hóa và xung đồng bộ bằng các từ mã-nơi gây ra nhiễu trong
hệ thống tương tự. Việc giảm khoảng cách giữa các trạm đồng kênh này cùng sẽ
làm cho nhiều trạm phát có thể phát các chương trình truyền hình với độ phân
giải cao HDTV.
h) Hiệu ứng bóng ma(ghots)
Hiệu ứng này xảy ra nhiều trong hệ thống tương tự do tín hiệu truyền đến máy

thu theo nhiều đường. Với hệ thống số thì hiệu ứng bóng ma cũng giảm đi. Với
các ưu điểm của mình truyền hình kĩ thuật số đã và đang được sử dụng rộng rã
trên khắp mọi miền của thế giới.
1.2. Số hóa tín hiệu truyền hình
Tín hiệu truyền hình số khơng bị méo tuyến tính, méo phi tuyến và khơng bị
nhiễu gây ra trong q trình biến đổi tương tự sang số (A/D) và quá trình số sang
tương tự (D/A).Tín hiệu truyền hình số hoạt động hiệu quả hơn tín hiệu truyền
hình tương tự.Tín hiệu truyền hình số có thể tiết kiệm bộ lưu trữ thơng tin.

12


1.2.1.Biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số(A/D)
Sơ đồ:
Tín hiệu vào

tín hiệu ra
Lọc
thơng
thấp

Lượng
tử hóa

Lấy
mẫu

Mã
hóa

Xung lấy mẫu và xung đồng hồ
Hình 1.2. Sơ đồ biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số [1]
Chức năng các khối:
 Lọc thơng thấp: Có chức năng khơng làm xuất hiện méo tín hiệu tương
tự, dùng để loại bỏ các thành phần gây chồng phổ tín hiệu.
 Lấy mẫu: Lấy mẫu là biến đổi một tín hiệu liên tục (tín hiệu tương tự)
thành một tín hiệu rời rạc (một chuỗi các mẫu).
 Lượng tử hóa: Ở khối này thì biên độ tín hiệu được chia thành các
mức. Khoảng cách của các mức là 1 bước lượng tử. Q trình lượng tử
hóa xác định các giá trị số rời rạc cho mỗi mẫu.Quá trình này gây ra
sai số được gọi là sai số lượng tử - là một nguồn nhiễu không thể
tránh khỏi trong hệ thống số.
 Mã hóa: Bộ biến đổi A/D có khâu cuối cùng là mã hóa. Mã hóa chính
là biến đổi cấu trúc nguồn, quá trình biến đổi này mà khơng làm thay
đổi tin tức với mục đích là cải thiện các chỉ tiêu kĩ thuật cho hệ thống
truyền tin. Tín hiệu sau mã hóa có tính chống nhiễu cao.
 Xung lấy mẫu và xung đồng hồ: Có nhiệm vụ tạo ra các xung lấy mẫu
và đồng bộ các q trình cịn lại trong q trình biến đổi A/D.

13


1.2.2. Biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (D/A)
Sơ đồ:
Mạch
Video số logic

Lấy
mẫu

D/A

Lọc
thơng
thấp

Khuếch
đại video tương tự

Xung lấy
mẫu
Hình 1.3. Sơ đồ biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự.
- Q trình biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (D/A) thực chất là q
trình tìm lại tín hiệu tương tự đã được lấy mẫu.
1.2.3. Nén tín hiệu video/Audio
Ngày này video số, audio số cho chất lượng hình ảnh âm thanh tốt. Tuy
nhiên trong khi truyền dẫn phải sử dụng một lượng lớn các file dữ liệu.Vì vậy để
khắc phục những nhược điểm trên ta cần nén tín hiệu video.
a) Mơ hình nén video
Mã hóa video
Biểu
diễn
lượng
tử

Lượng
tử hóa

Giải mã video
Gán

Gán
từ
từ
mã
mã

Xử lí
kênh

Giải
từ
mã

Giải
lương
tử
hóa

Biểu
diễn
thuận
lợi

Hình 1.4. Mơ hình nén video
Giải thích: Ở tầng đầu tiên thì tín hiệu video được trình bày dưới dạng thuận
lợi nhất để nén tín hiệu. Ở tầng thứ 2 của bộ mã hóa là lượng tử hóa, giúp rời rạc
hóa thơng tin được biểu diễn. Ở tầng thứ 3 là gán các từ mã- các từ mã này là
14

một chuỗi bit dùng để biểu diễn các mức lượng tử. Các quá trình trong giải mã
video sẽ ngược lại với q trình mã hóa video.
b) Phương pháp nén
-Kĩ thuật nén dữ liệu video là sự kết hợp của rất nhiều kĩ thuật xử lí nhằm
giảm tốc độ bit của tín hiệu số mà vẫn đảm bảo được hình ảnh và âm thanh chất
lượng. Bao gồm những phương pháp nén sau:
 Nén không tổn hao: Cho phép phục hồi lại đúng tín hiệu ban đầu sau khi
giải nén.Trong truyền hình phương pháp nén không tổn hao được kết hợp
với phương pháp nén có tổn hao sẽ cho được tỉ lệ nén tốt mà không làm
mất mát về độ phân giải
 Nén có tổn thất: Phương pháp này chấp nhận mất một lượng nhỏ thông tin
để gia tăng hiệu quả nén (rất thích hợp cho âm thanh và hình ảnh).Do đó
phương pháp nén có tổn hao rất có ý nghĩa với truyền hình.
c) Các chuẩn nén hình ảnh và âm thanh số
-Chuẩn JPEG: Tiêu chuẩn nén JPEG với mục đích cho ra ảnh nén là ảnh tĩnh
đơn sắc và ảnh màu.
- Chuẩn MPEG:
 Cấu trúc cơ sở của bộ mã hóa MPEG tín hiệu audio

Các mẫu audio

Chuyển
đổi từ
miền t
sang
miền f

Mã
hóa
nối

Bít
chỉ
định

Bộbít mhóa
đệm
khung
số liệu

số liệu phụ
Mơ hình
tâm sinh lí
nghe
Hình 1.5. Cấu trúc cơ sở của bộ mã hóa MPEG tín hiệu audio
15


 Cấu trúc của bộ giải mã MPEG của tín hiệu audio:

dịng bit mã hóa

số liệu phụ

Khung
khơng
đóng
gói

Chuyển đổi

từ miền các mẫu audio PCM
thời gian
sang miền
tần số

Tái
tạo

Hình 1.6. Cấu trúc của bộ giải mã MPEG của tín hiệu audio
Chuẩn MPEG (Moving Picture Expert Group) : Là các chuẩn nén video nhằm
để mã hóa tín hiệu hình ảnh và âm thanh . Chúng ta có các chuẩn nén sau:
MPEG-1; MPEG-2; MPEG-3; MPEG-4; MPEG-7. Các chuẩn nén MPEG sử
dụng cho các ứng dụng video động :
 MPEG-1: Đây là chuẩn nén dùng cho ghi hình trên băng đĩa hoặc truyền dẫn
trong mạng máy tính.Tốc độ bít từ 1Mb/s đến 1.5 Mb/s.
 MPEG-2: Chuẩn nén này dùng trong truyền hình số thơng thường với tốc độ
bit ≤ 10Mb/s. Ngồi ra nó cịn được ứng dụng trong mạng ISDN sử dụng
trong ATM.
 MPEG-3: Chuẩn này được sử dụng trong truyền hình có độ phân giải cao với
tốc độ bit ≤ 50 Mb/s.
 MPEG-4: Chuẩn này sử dụng cho nén tín hiệu video với tốc đọ bit là 9-10
Kb/s. Truyền số mặt đất DVB-T2 sử dụng chuẩn này để nén tín hiệu hình ảnh
và âm thanh.
 MPEG-7: Đây là chuẩn mô tả thông tin của rất nhiều loại đa phương tiện.

16


1.3. Các tiêu chuẩn của truyền hình số
-Để cung cấp cấp được những hình ảnh âm thanh chất lượng trong truyền dẫn

truyền hình số thì ta cần có những tiêu chuẩn truyền số sau:


ATSC (Advanced Television System Committee):Tiêu chuẩn Bắc Mỹ/Hàn
Quốc.ATSC cho phép 36 chuẩn video từ HDTV đến SDTV.Tiêu chuẩn
HDTV sử dụng dạng thức gói MPEG-2 cho cả video, audio và dữ liệu.



DVB (Digital Video Broadcasting): Tiêu chuẩn Châu Âu. DVB sử dụng
điều chế ghép kênh phân chia theo tần số trực giao có mã COFDM, tốc độ
bit tối đa là 24Mbps và dải thông là 8MHz. Tiêu chuẩn này sử dụng
chuẩn nén MPEG-2 cho tín hiệu video. Đối với các nước có địa hình phức
tạp , có nhu cầu sử dụng mạng đơn tần , đặc biệt là khả năng thu di động
thì tiêu chuẩn nay rất phù hợp.



ISDB ( Intergrated Services Digital Broadcasting): Tiêu chuẩn Nhật Bản.
Tiêu chuẩn này sử dụng kĩ thuật ghép kênh đoạn dải tần BTS ( Band
Segmened)-OFDM. Trong quá trình nén và ghép kênh thì ISDB sử dụng
chuẩn MPEG-2 và cho phép truyền nhiều chương trình phức tạp, có thể sử
dụng cho các kênh 6,7 và 8MHz.

1.4. Truyền hình Số mặt đất DVB-T2
1.4.1. Giới thiệu truyền hình số mặt đất DVB-T2
Truyền hình số mặt đất DVB-T đã được nhiều nước trên thế giới tin tưởng và
sử dụng vì nó có nhiều ưu thế rõ rệt. Tuy nhiên truyền hình số đang ngày càng
phát triển hơn đòi hỏi tăng dung lương, giảm lỗi đường truyền, nâng cao độ tin
cậy với các loại hình dịch vụ và giảm tỉ số công suất đỉnh/công suất trung bình,

sự phát triển mạnh mẽ của truyền hình số với độ phân giải cao HDTV và 3DTV
với dung lượng bit lớn mà DVB-T chưa đáp ứng được. Trước những đòi hỏi nhu
cầu trên thì vào cuối năm 2008 thì truyền hình số mặt đất DVB-2 ra đời với
những các ưu điểm vượt trội và đáp ứng được những đòi hỏi cho sự phát triển
truyền hình số ngày nay. Đồng thời đưa ra chuẩn nén mới là MPEG-4, sử dụng
17


mạng đơn tần và cho ra nhiều kênh với chất lượng hình ảnh và âm thanh cực tốt
và đặc biệt là sẽ khơng bị nhiễu hình, mất sóng khi thời tiết xấu, đảm bảo luôn rõ
đẹp kể cả khi thời tiết xấu-đó là xu hướng phát triển của truyền hình số hiện nay.
1.4.2. Yêu cầu đặt ra cho truyền hình số mặt đất DVB-T2
Tiêu chuẩn DVB-T2 có những yêu cầu sau:


DVB-T2 phải tuân thủ tiêu chí đầu tiên của họ DVB là tính tương quan.



DVB-T2 phải kế thừa những ưu điểm trong các tiêu chuẩn DVB khác.



Mục tiêu chủ yếu của DVB-T2 là dành cho các đầu thu cố định và di
chuyển được.Vì thế DVB-T2 phải cho phép sử dụng được những anten
thu đang tồn tại ở mỗi gia đình



Khi truyền sóng DVB-T2 phải đạt được dung lượng cao hơn thế hệ đầu

DVB.



Đối với từng loại dịch vụ DVB-T2 phải nâng cao độ tin cậy .



Đối với băng thông và tần số thì DVB-T2 phải có tính linh hoạt.



Để giảm giá thành truyền sóng ta cần giảm tỉ lệ cơng suất đỉnh/cơng suất
trung bình của tín hiệu.

1.4.3. Mơ hình cấu trúc hệ thống DVB-T2
Hệ thống DVB-T2 được chia thành 2 phần: Phần phát bao gồm 3 khối chính
và Phần thu gồm 2 khối chính. Mơ hình cụ thể như sau:

18


Điều
chế
DVB
-T2
Mã
hóa và
ghép
kênh

video/
audio

Cổng
và cơ
bản

Giải
điều
chế
DVB
-T2

Điều
chế
DVB
-T2

Giải
điều
chế
DVB
-T2

Điều
chế
DVB
-T2

Giải

điều
chế
DVB
-T2

Giải
mã
MPEG

T/h ra vào

Giải
mã
MPEG

Giải
mã
MPEG

Hình 1.7. Mơ hình cấu trúc hệ thống DVB-T2 [1]


Khối Mã hóa và ghép kênh video/audio: Khối này có chức năng mã hóa
tín hiệu hình, tiếng. Tín hiệu ra của khối này là dịng truyền tải MPEG2TS.



Khối Cổng vào cơ bản: Tín hiệu đầu ra của khối này là dịng T2-MI. Mỗi
gói T2-MI bao gồm khung cơ sở (Baseband Frame), IQ vecto hoặc thông
tin báo hiệu (LI hoặc SFN)



Khối Điều chế DVB-T2: Bộ điều chế này sử dụng khung cơ sở và T2Frame mang trong dòng T2-MI đầu vào để tạo ra DVB-T2 Frame



Khối Giải điều chế DVB-T2: Bộ giải điều chế này nhận tín hiệu cao tần từ
1 hoặc nhiều máy phát.Tín hiệu đầu ra là dòng truyền tải MPEG-TS



Khối Giải mã MPEG: Bộ giải mã dòng truyền tải nhận dòng truyền tải
MPEG-TS tại đầu vào và cho ra tín hiệu video,audio.

19


1.5. Các đặc tính kĩ thuật của DVB-T2
1.5.1. Lớp vật lí
Sơ đồ:
Dữ liệu đầu vào

Xử lí
dịng dữ
liệu vào

Tráo
bit

Ánh xạ
Frame

Điều
chế

Hình 1.8. Sơ đồ lớp vật lí [1]
Tín hiệu vào chính là dịng truyền tải MPEG-TS hoặc dịng GS(Generic
Stream). Tín hệu ra là tín hiệu cao tần RF, tín hiệu này cung cấp cho anten thứ 2.
Để cải thiện chất lượng hệ thống DVB-T2 cịn có một số tính chất mới sau: Cấu
trúc khung chứa tín hiệu nhận diện được sử dụng để qt kênh và nhận biết tín
hiệu nhanh hơn.
Truyền hình số mặt đất DVB-T2 có một số tính chất giúp nâng cao chất lượng
của hệ thống cụ thể như sau:
 Cấu trúc khung: Trong đó các symbol có nhiệm vụ dùng để qt kênh,
nhận biết tín hiệu nhanh hơn.
 Chịm sao xoay: Trong điều chế tín hiệu chịm sao xoay có nhiệm vụ tạo
nên tính đa dạng và có thể cung cấp thu tín hiệu có tỷ lệ mã sửa sai lớn
 Để giảm tỷ số giữu mức công suất đỉnh và mức cơng suất trung bình của
tín hiệu phát cần có các giải pháp kĩ thuật.
1.5.2. Cấu hình mạng
DVB-T2 sử dụng mạng đơn tần. Mạng SFN muốn cải thiện thì cần được
cộng thêm vào các mode sóng mang đồng thời hỗ trợ thêm mode mã hóa
Alamouti để tăng khả năng thu sóng trong mạng SFN nhờ đó dung lượng mang
SFN có thể tăng.
Truyền hình số mặt đất DVB-T2 có những đặc tính kĩ thuật có thể tăng cường
mạnh mẽ cho các tín hiệu để có thể chống lại những tác động xấu bên ngoài như
20

tác động của thời tiết, địa hình, các tịa nhà. Những đặc tính kĩ thuật đó là kĩ
thuật chịm sao quay, kĩ thuật tráo thời gian và tần số.


Ống lớp vật lí (Physical layer Pipes)

Ống lớp vật lí có khả năng truyền tải dữ liệu. Ống lớp vật lí có 2 mode đầu
vào: Mode A và Mode B. Đầu vào Mode A là đầu mode đơn giản nhất chỉ
truyền tải duy nhất một dòng dữ liệu và đầu vào Mode B là mode có thể tiết
kiệm năng lượng hơn so với đầu thu.


Băng tần phụ (1.7MHZ đến 10MHz)

DVB-T2 chọn băng tần 10MHZ. Đối với các dịch vụ thu di động thì DVB-T2
sử dụng băng tần 1.7MHz.


Cấu trúc khung tín hiệu DVB-T2

Một phần quan trọng của hệ thống là siêu khung.Trong siêu khung chứa những
khung T2 và phần mở rộng cho tương lai. Trong khung T2 chứa 255 khung và
độ dài lớn nhất của nó là 250ms. Trong khung T2 được chia thành các Symbol
OFDM, mỗi khung T2 đều bắt đầu với một symbol P1. Khoảng thời gian giữa 2
symbol P1 này là 250ms. DVB-T2 cũng có khả năng dị và xử lí chính xác các
phần FEF này để tránh trường hợp các khung T2 bị xáo trộn.


Chuẩn nén MPEG-4

Truyền hình số mặt đất DVB-T sử dụng chuẩn nén video MPEG-2 thì kế tiếp
đó truyền hình số mặt đất sử dụng DVB-T2 sử dụng chuẩn nén video MPEG-4
MPEG-4 thực hiện phân tách đồ họa, văn bản chồng lấn thành các dòng rieng rẽ
và sau đó chúng được hợp lại ở phía bộ giải mã. Chuẩn MPEG-4 phát huy
những ưu điểm và khắc phục những nhược điểm của chuẩn nén video MPEG-2.
Đặc điểm chính của chuẩn này là mã hóa video và audio với tốc độ bit rất thấp
với 3 dãy tốc độ bit (dưới 64Kps, 64 đến 384 Kps và 384Kps đến 4Mps).Quan
trọng nhất là chuẩn nén này cho phép khôi phục lỗi tại phía thu vì vậy chuẩn
này rất phù hợp cho những môi trường hay xảy ra lỗi như truyền dữ liệu qua
thiết bị cầm tay.
21


Chuẩn nén video MPEG-4 gồm 2 loại chuẩn MPEG-4 Profile và chuẩn
MPEG-4 AVC đang được ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T2. Đối
với chuẩn MPEG-4 thì có nhiều tính năng ưu việt, để sử dụng hiệu quả nhất thì
mỗi thiết bị chuẩn MPEG-4 sẽ được trang bị một số tính năng để tạo điều kiện
phù hợp cho người sử dụng. Còn đối với chuẩn MPEG-4 AVC là chuẩn quốc tế
đầu tiên được sử dụng cho việc mã hóa các đối tượng video
Ba đặc tính rất quan trong của MPEG-4 là:
 Nhiều object có thể được mã hóa với nhiều kĩ thuật khác nhau và
được kết hợp ở bộ giải mã
 Các object có thể là các cảnh.
 Các thơng tin trong luồng bit có thể hiển thị từ nhiều dạng khác nhau
từ cùng một nguồn bit.
Về khả năng mã hóa video và audio, khả năng khơi phục lỗi thì MPEG-4 hơn
hẳn MPEG-2.Tuy nhiên đặc điểm nổi trội của MPEG-4 là mã hóa độc lập các
object cho hiệu suất mã cao hơn


DVB-T2 trong mạng đơn tần (SFN)

Kĩ thuật mạng đơn tần SFN ngày càng phát triển và ứng dụng nhiều trong
truyền hình số mặt đất DVB-T2. Khi truyền hình số mặt đât DVB-2 ra đời thì kĩ
thuật mạng đơn tần SFN ngày càng phát triển hơn. Trường hợp đặc biệt của hiệu
ứng đa đường chính là đầu thu can nhiễu. Nguyên nhân tạo ra can nhiễu là do hệ
thống trong các máy phát và vấn đề này có thể sửa được bằng cách điều chỉnh
độ trễ và công suất của máy phát. Đường đi của tín hiệu trong mạng đơn tần
công nghệ DVB-T2 như sau:

22


Hình 1.9. Đường đi của tín hiệu trong mạng đơn tần công nghệ DVB-T2 [1]
Ta cần thành lập và điều chỉnh đồng bộ giữa các máy phát để giúp cho mạng
đơn tần hoạt động tốt. Các khối có mối tương quan với nhau.
 Kiến trúc của hệ thống mạng đơn tần SFN

Hình 1.10. Kiến trúc của hệ thống mạng đơn tần SFN của DVB-T2 [1]
Ta biết rằng tại điểm thu sẽ bị can nhiễu SFN khi tín hiệu truyền đến điểm thu
có độ trễ khác nhau, cường độ của tín hiệu nhỏ hơn mức cho phép, cịn độ trễ thì
lớn hơn khoảng bảo vệ của mạng đơn tần.


Công suất RF và IF( sóng mang)

Cơng suất sóng mang là tổng cơng suất của tín hiệu điều chế RF hoặc IF. Với
hệ thống DVB tiêu chuẩn thì phổ tín hiệu điều chế QAM/QPSK được tạo bằng
bộ lọc.
23