Tài liệu Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng chất lƣợng truyền hình số mặt đất của đài pt th hải phòng

MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................................................ i LỜI CAM ĐOAN...........................................................................................................................iii LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................................ iv CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................................................... 1 LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................................ 6 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ .................................................................. 7 1. Về truyền dẫn, phát sóng truyền hình trên thế giới ..................................................................... 7 2. Truyền dẫn, phát sóng truyền hình ở Việt nam hiện nay ............................................................ 8 2.1. Phát sóng truyền hình mặt đất .................................................................................................. 9 2.2. Truyền hình số mặt đất ở Hải Phòng ...................................................................................... 10 CHƢƠNG 2: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 ............................................................ 11 2.1. Lựa chọn phát sóng truyền hình số mặt đất chuẩn DVB - T ở Việt Nam .............................. 11 2.2. TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT CHUẨN DVB-T2 ............................................................. 12 2.2.1 Khái niệm OFDM................................................................................................................. 12 2.2.2 Nguyên lý ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM. ............................................ 13 2.2.3 Tính trực giao của tín hiệu OFDM. ...................................................................................... 14 2.2.4 Biến đổi Inverse fast Fourier transform (IFFT) để tạo sóng mang con subcarrier. .............. 17 2.2.5 Intersymbol interference ( ISI), ICI trong hệ thống OFDM . ............................................... 18 2.2.6 Ƣu điểm của hệ thống OFDM. ............................................................................................. 21 2.2.7 Các hạn chế khi sử dụng hệ thống OFDM. .......................................................................... 22 2.2.8 kết luận ................................................................................................................................. 22 2.3 DVB-T2 Những tiêu chí cơ bản. ............................................................................................. 23 2.4. Một số nội dung chính trong tiêu chuẩn DVB-T2. ................................................................ 25 2.4.1 Mô hình cấu trúc DVB-T2. .................................................................................................. 25 2.4.2 Lớp vật lý DVB-T2. ............................................................................................................. 26 2.4.3 Ống lớp vật lý (Physical Layer Pipes - PLPs). ..................................................................... 28 2.4.4 Băng tần phụ (1.7 MHz và 10 MHz). ................................................................................... 29 2.4.5 Các chế độ sóng mang mở rộng (đối với 8K, 16K, 32K). ................................................... 29 2.4.6 MISO dựa trên trục tần số (Alamouti). ................................................................................ 30 2.4.7 Symbol khởi đầu (P1 và P2)................................................................................................. 30 2.4.8 Mẫu hình tín hiệu Pilot (Pilot Pattern). ................................................................................ 31 2.4.9 Phƣơng thức điều chế 256-QAM. ....................................................................................... 31 i 2.4.10 Chòm sao xoay (Rotated Constellation)............................................................................. 32 2.4.11 16K, 32K FFT và tỷ lệ khoảng bảo vệ 1/128. ................................................................... 34 2.4.12 Mã sửa sai LDPC/BCH. ..................................................................................................... 34 2.4.13 Tráo bit, tế bào, thời gian và tần số. ................................................................................... 35 2.4.14 Kỹ thuật giảm tỷ số công suất đỉnh/công suất trung bình (Peak - to - average Power Ratio - PAPR). ........................................................................................................................................ 35 2.5. Mạng đơn tần SFN ................................................................................................................. 36 2.5.1 Khái niệm mạng đơn tần: ..................................................................................................... 36 2.5.2 Yêu cầu trong miền tần số của SFN: .................................................................................... 36 2.5.3 Yêu cầu trong miền thời gian đối với SFN: ......................................................................... 37 2.5.4 SFN trong ứng dụng thực tế: ............................................................................................... 38 2.6. Anten ...................................................................................................................................... 39 2.6.1 Cấu trúc của Anten Yagi ...................................................................................................... 39 2.6.2 Tiếp điện và phối hợp trở kháng .......................................................................................... 42 2.6.3 Tiếp điện cho chấn tử bằng dây song hành .......................................................................... 42 2.6.4 Tiếp điện cho chấn tử đối xứng bằng cáp đồng trục ............................................................ 43 2.6.5 Kết luận chƣơng ................................................................................................................... 46 Chƣơng 3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG CHẤT LƢỢNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT CỦA ĐÀI PT-TH HẢI PHÒNG ................................................................................................... 48 3.1 Hệ thống Truyền hình số ........................................................................................................ 48 3.2 Các hiện tƣợng ảnh hƣởng đến chất lƣợng kênh truyền.......................................................... 48 3.3 Vị trí địa lý thành phố Hải Phòng ........................................................................................... 51 3.4 Tính toán cƣờng độ tín hiệu tại điểm thu ................................................................................ 53 3.5 Vùng phủ sóng truyền hình số mặt đất DVB – T2 ở Hải Phòng ............................................. 53 3.5.1 Đặc điểm chung trạm phát sóng Đài Phát thanh và Truyền hình Hải Phòng ....................... 53 3.5.2 Vận hành giám sát máy phát sóng ........................................................................................ 54 3.6 Những yếu tố ảnh hƣởng tín hiệu truyền hình số mặt đất ....................................................... 58 3.6.1 Vùng lõm .............................................................................................................................. 58 3.6.2 Trang thiết bị sản xuất chƣơng trình của Đài Phát thanh và truyền hình Hải Phòng ........... 58 3.7 Anten thu ................................................................................................................................ 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 84 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng. Hải Phòng, ngày 15 tháng 9 năm 2016 Tác giả luận văn Bùi Minh Đức iii LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cám ơn các thầy giáo Viện Đào tạo sau đại họcvà Khoa Kỹ thuật Điện tử Trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam đã giảng dạy và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Đặc biệt là thầy PGS.TS Phạm Văn Phƣớc đã hƣớng dẫn tận tình cho tôi hoàn thành khóa luận. Vì thời gian có hạn, khả năng bản thân còn hạn chế bài luận của em vẫn còn nhiều khiếm khuyết. Rất mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy và các bạn. Hải Phòng 15/9/ 2016 Học viên Bùi Minh Đức iv CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng anh đầy đủ Tiếng việt A ACI Adjacent Channel Interference Nhiễu kênh liền kề ACM Adaptive Coding and Mã hóa và điều chế thích nghi Modulation ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 16-ary Amplitude and Phase Điều chế khóa dịch pha và biên độ Shift Keying 16 mức 32-ary Amplitude and Phase Điều chế mã khóa dịch pha và biên Shift Keying độ 32 mức AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu trắng gaussian ATSC Advance Television Standards Ủy ban truyền hình tiên tiến 16APSK 32APSK Committee AVC Mã hóa video mới tiên tiến Advanced Video Coding B BCH Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code BW BandWidth Độ rộng Băng thông BB BaseBand Băng tần số cơ sở BER Bit Error Ratio Tỷ lệ lỗi bít C C/N Carrier to noise ratio Tỷ số mức tín hiệu/mức tạp âm CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh CP Cyclic Prefix D DAB Digital Audio Broadcasting 1 Phát âm thanh số DCT Discrete Cosine Transform Biến đổi cosine rời rạc DBPSK Differential Binary Phase Shift Khóa dịch pha sai hai mức Keying DFT Discrete Fourier Transform Chuyển đổi Fourier rời rạc DVB Digital Video Broadcasting Quảng bá truyền hình số Digital Video Broadcasting- Truyền hình số qua vệ tinh DPLL DVB-S Satellite DVB-C Digital Video Broadcasting- Truyền hình số qua cáp Cable DVB-H Digital Video Broadcasting - Truyền hình số di động Handheld DVB-T Digital Video Broadcasting - Truyền hình số mặt đất Terrestrial E EAV End of Active Video Kết thúc t/h video tích cực EDTV Enhanced Definition TeleVision Hệ truyền hình có độ phân giải cao EBU European Broadcasting Union Hiệp hội phát thanh truyền hình châu Âu F FDM Phân chia tần số Frequency Division Multiplexing FEC Forward Error Correction Mã sửa lỗi trƣớc FIR Finite Impulse Response Đáp ứng xung hữu hạn FSK Frequency Shift Keying Khóa dịch tần FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh H HDTV High Definition TeleVision Truyền hình độ phân giải cao HP High Priority Ƣu tiên cao 2 I IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi ngƣợc fourier nhanh IMUX Input Multiplexer Ghép kênh đầu vào IP Internet Protocol Giao thức internet ISO International Standards Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế Organisation. ISDN Integrated Services Digital Mạng KT số đa dịch vụ Network ISDB Integrated Services Digital Tiêu chuẩn TH số của Nhật Broadcasting IS Interactive Services Dịch vụ tƣơng tác ISI Input Stream Identifier Nhận dạng dòng,input L LDPC Low Density Parity Check Mã kiểm tra chẵn lẻ có mật độ thấp LNB Low Noise Block Bộ lọc, nhiễu thấp LSB Least Significant Bit Bit nhỏ nhất LDTV Limited - Definition TeleVision Truyền hình giới hạn độ phân giải LP Low Priority Ƣu tiên thấp M MIS Multiple Input Stream Dòng đầu vào ghép kênh số MSB Most Significant Bit Bit lớn nhất MPEG Moving Picture Experts Group Tập thể chuyên gia nghiên cứu ảnh động MUX Ghép kênh số Multiplex N NA Not Applicable Không áp dụng NP Null Packets Gói rỗng NPD Null-Packet Deletion Xóa gói rỗng O 3 OMUX Output Multiplexer Ghép đầu ra OFDM Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia TS trực giao Multiplexing P PAPR Peak to Average Power Ratio Công suất đỉnh PER Packet Error Rate Tốc độ sửa lỗi gói PLL Phase-Locked Loop Vòng khóa pha PLP Physical Layer Pipe Lớp vật lý riêng lẻ PDC Programme Delivery Control Điều khiển truyền tải chƣơng trình PID Packet IDentifier Nhận dạng gói PIL Programme Identification Label Nhãn nhận dạng nhãn chƣơng trình PS Program stream Dòng chƣơng trình PSI Program Specific Information Thông tin đặc tả chƣơng trình PSK Phase Shift Keying Khóa dịch pha 8PSK 8-ary Phase Shift Keying Khóa dịch pha 8 mức độ Q QAM Điều chế biên độ 90 độ Quadrature Amplitude Modulation 1024 1024-ary Quadrature Amplitude Điều chế biên độ vuông góc; 1024 QAM Modulation mức độ 256 256-ary Quadrature Amplitude Điều chế biên độ vuông góc; 256 QAM Modulation mức độ QPSK Quaternary Phase Shift Keying Điều chế dịch pha vuông góc R RDS Radio Data System Dữ liệu vô tuyến RS Reed-Solomon Mã sửa lỗi S SD Độ phân giải tiêu chuẩn SD Standard Definition 4 SDT Service Description Table Bảng diễn tả dịch vụ SI Service Information Thông tin dịch vụ SMI Storage Media Interoperability Khả năng phối hợp phƣơng tiện thông tin đại chúng SDTV Standard Definition TeleVision Truyền hình số tiêu chuẩn SD SFN Single Frequency Network Mạng đơn tần số SNR Signal-to-noise ratio T TDM Đa thành phần phân chia theo thời Time Division Multiplex gian T- DMB Terrestrial digital multimedia Mạng truyền hình số mặt đất broadcasting TPS Tín hiệu báo hiệu tham số truyền dẫn Transmission Parameter Signalling TS Time slot Khe thời gian TS Transport Stream Dòng thông tin truyền tải TR Transmission rate Tốc độ truyền dẫn tín hiệu U UHF Dải tần số cực cao UHF (300MHz- Ultra-High Frequency 3000MHz) V VLC Variable Length Coding Độ dài mã thay đổi VSB Vestigial Sideband Biên tần cụt G GI Khoảng bảo vệ Guard Interval 5 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kỹ thuật thông tin - truyền thôngcónhững bƣớc tiến triển vƣợt bậc. Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ phát thanh, truyền hình, điện thoại di động và thông tin dữ liệu trên Internet, cũng nhƣ nhu cầu về truyền thông đa phƣơng tiện di động đang ngày một phát triển. Đặc biệt thực hiện quyết định số 22/QĐ-TTg và quyết định số 2451/QĐ-TTg của Thủ tƣớng Chính phủ về số hóa truyền hình mặt đất; Hải Phòng là thành phố thuộc nhóm I cùng với Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Cần Thơ, có lộ trình số hóa truyền dẫn phát sóng, ngừng phát sóng tƣơng tự chuyển sang phát sóng số các chƣơng trình quảng bá trƣớc. Đến nay việc tắt sóng tƣơng tự đã đƣợc các thành phố thuộc nhóm I tắt sóng tƣơng tự vào ngày 15/8/2016. Nhƣ vậy với ngành truyền hình ở Việt Nam đến năm 2020 sẽ tắt toàn bộ các hệ thống phát sóng tƣơng tự ở các địa phƣơng, kết thúc một kỷ nguyên phát sóng tƣơng tự và chuyển sang phát sóng số mặt đất các chƣơng trình quảng bá. Để đảm bảo hiệu quả của cuộc cách mạng truyền dẫn phát sóng, chuyển đổi thành công và không ảnh hƣởng đến các hộ dân xem truyền hình, nên tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng chất lƣợng truyền hình số mặt đất của Đài PT-TH Hải Phòng” là nội dung nghiên cứu. Đề tài gồm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan về truyền hình số Chƣơng 2: Truyền hình số mặt đất DVB-T2 Chƣơng 3: Các yếu tố ảnh hƣởng chất lƣợng truyền hình số mặt đất của Đài PT-TH Hải Phòng. 6 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ 1. Về truyền dẫn, phát sóng truyền hình trên thế giới Ngày nay, với sự phát triển mạnh của khoa học công nghệ thì các chƣơng trình truyền hình trên thế giới; đƣợc truyền tải đến khán, thính giả trên nền tảng các phƣơng tiện công nghệ truyền dẫn nhƣ: phát sóng truyền hình mặt đất; phát sóng truyền hình qua vệ tinh; phát sóng truyền hình qua mạng internet và phát sóng truyền hình qua mạng cáp. Phƣơng thức truyền dẫn phát sóng truyền hình mặt đất, bằng công nghệ kỹ thuật số đã trở thành một xu hƣớng tất yếu và đã đƣợc thực hiện triển khai ở nhiều nƣớc trên thế giớ; chuyển đổi từ truyền hình tƣơng tự (analog) sang truyền hình số (Digital).Đây là quy luật phát triển khoa học và công nghệ. Công nghệ truyền hình tƣơng tự (analog) ra đời cách đây gần 90 năm đã dần đƣợc thay thế bằng công nghệ truyền hình số, trên nền tảng kỹ thuật số với nhiều ƣu điểm nhƣ: chất lƣợng hình ảnh; âm thanh; độ ổn định cao hơn so với truyền hình tƣơng tự, phát sóng đƣợc nhiều chƣơng trình hơn trên một kênh tần số và có thể kèm nhiều dịch vụ khác. Quá trình số hóa truyền dẫn và phát sóng truyền hình thông qua các phƣơng thức nhƣ: truyền hình số mặt đất; truyền hình số vệ tinh; truyền hình số qua hệ thống internet; truyền hình số qua hệ thống cáp, với tính chất dịch vụ công, phục vụ mọi đối tƣợng, trên mọi vùng địa lý đã đƣợc tiến hành ở nhiều quốc gia, trong đó số hóa truyền hình mặt đất đã đƣợc các nƣớc thực hiện, nhiều nƣớc đã hoàn thành hoặc đang thực hiện theo lộ trình để hoàn thành số hóa truyền hình mặt đất, cụ thể nhƣ sau: Châu Âu Năm 2007: Hà Lan; Thụy Điển; Phần Lan; Luxambua ( đến nay đã hoàn thành) Năm 2008: Đức - đã hoàn thành Năm 2009: Nauy; Thụy Sỹ - đã hoàn thành 7 Năm 2010: Tây Ban Nha; Croatia; Hy Lạp; Áo - đã hoàn thành Năm 2011: Pháp - đã hoàn thành Năm 2012: Anh; Ailen; Bồ Đào Nha; Slovakia; Bỉ; Hungari - đã hoàn thành Châu Mỹ Năm 2009: Canada; Mỹ - đã hoàn thành Năm 2022: Mexico – lộ trình hoàn thành Châu Á Năm 2011: Nhật Bản; Hàn Quốc - đã hoàn thành Năm 2012: Hong Kong - đã hoàn thành Năm 2013: Úc - đã hoàn thành Năm 2015: Các nƣớc ở Đông Nam Á gồm Malaysia; Philippines; Indonesia và Trung Quốc - hoàn thành Năm 2020: Việt Nam lộ trình sẽ hoàn thành kế hoạch, số hóa truyền hình mặt đất 2. Truyền dẫn, phát sóng truyền hình ở Việt nam hiện nay Cả nƣớc hiện nay có 66 Đài truyền hình trong đó có 63 Đài truyền hình địa phƣơng (mỗi tỉnh thành phố có một Đài) đang phát sóng truyền hình mặt đất công nghệ tƣơng tự, phạm vi địa phƣơng. Đài Truyền hình Việt nam (VTV) phát sóng toàn quốc, truyền hình mặt đất công nghệ tƣơng tự bằng các trạm phát đặt tại các tỉnh, thành phố. Mạng lƣới truyền dẫn, phát sóng của các Đài truyền hình (ĐTH)đƣợc đầu tƣ riêng biệt, theo nhu cầu phủ sóng trên địa bàn của từng địa phƣơng và không có cơ chế phối hợp chia sẻ hạ tầng truyền dẫn phát sóng, không sử dụng hết năng lực của hệ thống truyền dẫn phát sóng, hiệu quả khai thác thấp, dẫn đến lãng phí trong việc phân bổ, sử dụng kênh tần số vô tuyến điện và lãng phí công suất phát sóng, gây can nhiễu giữa các đài truyền hình. Đài Truyền hình kt số VTC thuộc Bộ Thông tin và Truyền thông thực hiện phát sóng truyền hình số mặt đất (THSMĐ) công nghệ DVB-T từ năm 2005 bằng 8 các trạm phát đặt tại một số tỉnh, thành phố. Theo lộ trình số hóa của Chính phủ, Đài VTC sẽ chuyển đổi công nghệ từ DVB-T sang công nghệ DVB-T2 trong năm 2015. Truyền hình (AVG) thuộc Tập đoàn An Viên đã phát sóng (THSMĐ) mặt đất công nghệ DVB-T2 tại các thành phố Hà Nội, Hải Phòng, thành phố Hồ Chí Minh từ năm 2012, đây là đơn vị có công nghệ phù hợp với quy hoạch và lộ trình số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình của Chính phủ. Thực hiện lộ trình số hóa của Chính phủ, năm 2014 Đài Truyền hình Việt nam (VTV ) đã thử nghiệm phát sóng truyền hình số mặt đất công nghệ DVB-T2 hiện nay đã phát sóng chính thức các chƣơng trình của VTV tại các thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng và Cần Thơ. Mạng truyền dẫn, phát sóng truyền hình của các Đài truyền hình nêu trên, với cơ sở vật chất kỹ thuật đƣợc đầu tƣ đổi mới, hiện đại, đồng bộ diện phủ sóng rộng, chất lƣợng hình ảnh và âm thanh đẹp, đáp ứng đƣợc nhu cầu hội nhập khu vực và thế giới. Hiện tại ở Việt Nam đang thực hiện các loại hình phát sóng chủ yếu sau: 2.1. Phát sóng truyền hình mặt đất Với 2 loại công nghệ: a. Truyền hình tƣơng tự mặt đất Truyền hình tƣơng tự mặt đất là công nghệ chủ đạo của hệ thống truyền dẫn, phát sóng truyền hình tại Việt Nam hiện nay, với 60/66 đài đang sử dụng phủ sóng truyền hình tƣơng tự. Truyền hình tƣơng tự mặt đất đã đảm bảo thực hiện tốt nhiệm vụ chính trị, tuyên truyền chủ trƣơng của Đảng, chính sách pháp luật của Nhà nƣớc đáp ứng đƣợc nhu cầu của nhân dân, trên phạm vi cả nƣớc. Tuy nhiên, chất lƣợng, sự ổn định của công nghệ này không cao, không tiết kiệm đƣợc tần số; công nghệ này đang đƣợc từng bƣớc thay thế bằng công nghệ truyền hình số mặt đất theo đề án đƣợc Chính phủ phê duyệt. 9 b. Truyền hình số mặt đất - Trong (THSMĐ), tín hiệu hình ảnh và âm thanh đƣợc truyền dẫn, phát sóng dƣới dạng dòng dữ liệu kỹ thuật số đã đƣợc xử lý (tín hiệu truyền hình số). - Tại phần thu (đầu thu (THSMĐ) DVB-T2 hoặc Tivi có tích hợp đầu thu truyền hình số DVB-T2), tín hiệu truyền hình số đƣợc chuyển đổi ngƣợc lại thành hình ảnh và âm thanh. - (THSMĐ) sử dụng phƣơng thức phát sóng mặt đất đƣợc gọi là truyền hình số mặt đất Từ năm 2015(THSMĐ) đang đƣợc các Đài Trung ƣơng thử nghiệm và phát sóng với tiêu chuẩn DVB-T2 ở 05 thành phố thuộc nhóm I theo Đề án số hóa truyền dẫn phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020, gồm: thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Đà Nẵng, thành phố Hải Phòng, thành phố Cần Thơ. 2.2. Truyền hình số mặt đất ở Hải Phòng Đài Truyền hình Việt Nam (VTV) đƣợc Chính phủ giao nhiệm vụ phát sóng số truyền hình mặt đất toàn quốc và Trung tâm kỹ thuật Truyền dẫn phát sóng thuộc Đài VTV là đơn vị thực hiện nhiệm vụ trên, Về vùng phủ sóng Trung tâm kỹ thuật Truyền dẫn phát sóng thuộc Đài Truyền hình Việt Nam đã thực hiện phát sóng số truyền hình mặt đất DVB-T2 tại 05 thành phố bao gồm: Hà Nội; thành phố Hồ Chí Minh; Đà Nẵng; Hải Phòng; Cần Thơ. Khu vực thành phố Hải Phòng từ 01/3/2014, Trung tâm Kỹ thuật Truyền dẫn phát sóng đã đầu tƣ 01 máy phát hình số DVB-T2, 02 KW kênh 43 UHF đặt tại đồi Thiên Văn, Kiến An với độ cao ăng ten 140m, hiện đang phát các chƣơng trình của Đài Truyền hình Việt Nam 05 chƣơng trình VTV chuẩn SD và 03 chƣơng trình VTV chuẩn HD không mã khóa, (vùng phủ sóng gồm Hải phòng và vùng phụ cận với bán kính khoảng 50 km). Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng phù hợp quy định Bộ Thông tin và Truyền thông ban hành: nhƣ mạng phát sóng đơn tần (SFN); chuẩn nén MPEG-4; chuẩn truyền hình số DVB-T2 10 CHƢƠNG 2: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T2 2.1. Lựa chọn phát sóng truyền hình số mặt đất chuẩn DVB - T ở Việt Nam Hiện nay; trên thế giới tồn tại 3 tiêu chuẩn phát sóng TH số là: DVB, ISDBT, ATSC. Để chọn lựa tiêu chuẩn phát sóng(THSMĐ)cho Việt Nam,căn cứ vào một số quan điểm nhất định nhƣ: những quan điểm về kỹ thuật cũng nhƣ quan điểm về kinh tế - chính trị. - Về kỹ thuật. · Là tiêu chuẩn có ƣu điểm, hiện đại, mở (có thể phát triển thêm) và có khả năng tƣơng thích cao, đã đƣợc nhiều nƣớc sử dụng. · Làm việc với các tỉ lệ khuôn hình 4:3 và 16:9 . · Sử dụng dữ liệu theo tiêu chuẩn quốc tế (lấy mẫu 4:2:0; 4:2:2, chuẩnnén MPEG-2, MPEG-4 MP@ML, có khả năng tƣơng thích hoặc chuyển đổi lên/xuống, giữa SD-TV và HD-TV). · Tiêu chuẩn phát sóng(THSMĐ) không gây trở ngại cho việc quy hoạch tần số. · Có khả năng tái sử dụng lại một số phần nhất định của hệ thống máy phát hình kỹ thuật tƣơng tự. - Về kinh tế - chính trị. · Tiêu chuẩn đƣợc nhiều nƣớc sử dụng nên rất thuận lợi cho trao đổi chƣơng trình, hội nhập khu vực và quốc tế. · Khả năng đầu tƣ phù hợp với Việt Nam. Theo quan điểm kỹ thuật; quan điểm kinh tế - chính trị và các ƣu điểm của 3 tiêu chuẩn DVB-T; ISDB-T; ATSC, có thể đi đến kết luận: Tiêu chuẩn DVB-T có một số ƣu điểm trội hơn so với 2 tiêu chuẩn còn lại. (1) Dòng truyền bit (TS): · Ghép đƣợc nhiều kênh chƣơng trình âm thanh, truyền hình (mỗi chƣơng trình lại kèm theo nhiều đƣờng tiếng) trên một kênh tần số với chất lƣợng tốt. · Đễ thay đổi tốc độ - để cân đối về chất lƣợng; số lƣợng các chƣơng trình truyền hình trên 1 dòng truyền. 11 · Truyền đƣợc nhiều đƣờng radio cùng với 1 đƣờng video. · Nhiều dịch vụ: tƣơng tác, truyền hình theo yêu cầu VOD,… (2). Ðộ rộng kênh sóng mềm dẻo (8 MHz). (3). Tỉ lệ bit sai (BER) thấp. (4). MáytThu cố định và thu di động (đến 270 Km/giờ): tốt. (5). Dùng mạng SFN: tốt. (6). Số lƣợng các nƣớc sử dụng DVB-T: lớn. Kết quả thử nghiệm ở Brazil có khác với đánh giá của singapore (Brazil đánh giá tiêu chuẩn ISDB-T tốt hơn so với tiêu chuẩn DVB-T về mặt kỹ thuật). Nhƣng các ƣu điểm của DVB-T lại hoàn toàn thoả mãn các tiêu chí nêu trên. Việt Nam hiện sử dụng độ rộng kênh phát sóng (truyền hình tƣơng tự) là 8MHz (tiêu chuẩn D/K); DVB-T đáp ứng tốt. Vấn đề thứ hai là Việt Nam sử dụng mạng điện tần số 50 Hz. Vấn đề này có liên quan đến đồng bộ hệ thống mạng truyền hình (từ khâu sản xuất chƣơng trình đến khâu truyền dẫn phát sóng, hệ PAL có chuẩn 625dòng/50Hz). Với những lý do nêu trên, Việt Nam cần phải chọn và sử dụng tiêu chuẩn DVB-T cho (THSMĐ). Thực tế, việc quyết định chọn tiêu chuẩn phát sóng là DVB-T cho Việt Nam cũng đồng thời có nghĩa là quyết định chọn tiêu chuẩn truyền dẫn số qua cáp và qua vệ tinh là DVB-C và DVB-S, vì các tiêu chuẩn này đều thuộc họ tiêu chuẩn DVB (châu Âu). 2.2. TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT CHUẨN DVB-T2 2.2.1 Khái niệm OFDM. Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM); phân toàn bộ băng tần thành nhiều kênh băng hẹp, mỗi kênh có một sóng mang. Các sóng mang này trực giao với các sóng mang khác. 12 Hình 2.1 Sóng mang con OFDM (N=8) 2.2.2 Nguyên lý ghép kênh phân chia theo tần số trực giaoOFDM. Nguyên lý cơ bản của ghép kênh phân chia theo tần số trực giaoOFDM là : chia nhỏ một dòng dữ liệu tốc độ cao trƣớc khi phát thành nhiều dòng dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát mỗi dòng dữ liệu đó, trên một sóng mang con khác nhau. Các sóng mang này trực giao với nhau, thực hiện chọn độ giãn tần số hợp lý. Vì khoảng symbol tăng lên; tốc độ thấp hơn, nên lƣợng nhiễu gây ra do độ trải trễ đa đƣờng giảm ; Nhiễu xuyên ký tự ( ISI) đƣợc hạn chế hầu nhƣ hoàn toàn.Việc đƣa vào một khoảng bảo vệ mỗi symbol trong ghép kênh phân chia theo tần số trực giaoOFDM, khoảng thời bảo vệ symbol đƣợc mở rộng theo chu kỳ - (cyclicall extended) để tránh nhiễu xuyên ký tự (ICI) giữa các sóng mang. Hình vẽ 2.2biểu diễn sự khác nhau giữa Kỹ thuật (KT) điều chế đa sóng mang, không chồng xung và KT đa sóng mang, chồng xung. Bằng cách sử dụng KT đa sóng mang chồng xung, có thể tiết kiệm đƣợc khoảng 50% băng thông; trongKTđa sóng mang chồng xung, cta cần triệt để giảm xuyên nhiễu giữa các sóng mang, nghĩa là các sóng y phải cần trực giao với nhau. 13 Hình 2.2 [Kỹ thuật đa sóng mang không chồng xung và chồng phổ Kỹ thuật đa sóng mang không chồng xung và chồng phổ] 2.2.3 Tính trực giao của tín hiệu OFDM. Trực giao là một đặc tính các tín hiệu đa thông tin (Multiple information signal), đƣợc truyền một cách hoànn hảo trên cùng một kênhh truyền thƣờng và đƣợc tách rra mà không gây nhiễu xuyên kênh. Trong OFDM, các sóng mangg con chồng lắp với nhau, nhƣng tín hiệu vẫn có thể đƣợc khôi phục, mà không có xuyên nhiễu giữa cácc sóng mang kế cận vì giữa các sóng mang con có tính trực giao. Ta xét một tập các sóng mang con:fn(t),n=0, 1, ....N-1, t1 ≤ t ≤ t2 Tập sóng mang con trực giao khi: Trong đó: K là: hằng số không phụ thuộc t, n hoặc m. Trong OFDM, tập các sóng mang con đƣợc truyền, có thể đƣợc viết là: Ta chứng minh tính trực giao của các sóng mang con. 14 Xét biểu thức(1.1) có: Nếu nhƣcác sóng mang con trực giao nhau biểu thức (1.1) xảy ra, tức là biểu thức (1.4) luôn đúng. Khi n = m thì tích phân trên có giá trị bằng T/2 và không phụ thuộc vào n, m. Vì vậy, nếu nhƣ các sóng mang con cách nhauu một khoảng bằng 1 T, thì chúng sẽ trực giao với nhau trong khoảng (t2 − t1) và là bội số của T. [Tín hiệu OFDM đƣợc hình thành bằng cách tổng hợp các sóng sine, tƣơng ứng với một sóng mang con. Tần số băng gốc của mỗi sóng mang con đƣợc chọn là bội số của nghịch đảo khoảng thời symbol, do đó tất cả sóng mang con có một số nguyên lần chu kỳ trong mỗi symbol].. * Trực giao trong miềnn tần số, của tín hiệu (OFDM). Hình 2.3 - mô tả phổ một tín hiệu OFDM. Tính trực giao là kết quả việc đỉnh của mỗi subcarrier tƣơng ứng với các giá trị 0 “không” của tấtt cả các subcarrier khác. Khi tín hiệu này đƣợc tách bằng cách 15 sử dụng DFT; phổ của chúng không liên tục nhƣ hình( 2.3a), mà là mẫu rời rạc. Hình 2.3 [Đáp ứng tần số của các subcarrier (a) Mô tả phổ của mỗi subcarrier và mẫu tần số rời rạcđược nhìn thấy của bộ thu OFDM. (b) Mô tả đáp ứng tổng cộng của 5 subcarrier (đường tô đậm)]. Phổ của tín hiệu lấy mẫu tại các giá trị 0 trong hình. Nếu DFT đƣợc đồng bộ theo thời gian, các mẫu tần ssố chồng lắp giữa các subcarrier không ảnh hƣởng tới 16