MỞ ĐẦU Với sự phát triển kinh tế và khoa học kỹ thuật, các nghành công nghệ trong đó nghành có ngành công nghệ điện tử viễn thông đã có sự phát triển vƣợt bậc trong 3 thập kỷ vừa qua đem lại nhiều thành tựu phát minh ứng dụng trong sản xuất, trong đời sống xã hội. Công nghệ truyền hình là một bộ phận quan trọng trong lĩnh vực điện tử viễn thông, nó có những ứng dụng rộng rãi nó có ứng dụng rộng rãi trong đời sống xã hội đồng thời trong phát triển văn hóa tinh thần.Trong những năm gần đây chúng ta đã chứng kiến trong truyền hình chuyển đổi từ truyền hình tƣơng tự sang truyền hình số. Việt Nam cũng không nằm ngoài su thế đó đang chuyển đổi một cách ngoạn mục trong lĩnh vực truyền hình quảng bá và truyền hình trả tiền. Từ đầu những năm 90 đến nay ngành truyền hình đã ứng dụng các thành tựu công nghệ truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp, và đặc biệt số hóa truyền hình số mặt đất.
Quyết định 2451/ QĐ TTg ngày 27 tháng 12 năm 2 011 của Thủ tƣớng chính phủ phê duyệt “ Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020” Theo thông báo số 21/TB- BTTTT “ Kết luận của trƣởng ban chỉ đạo đề án số truyền hình Việt Nam tại phiên họp lần 4 của ban chỉ đạo(16/1/2014)”. Nếu nhƣ với truyền hình tƣơng tự hiện nay, chỉ có thể truyền tải một kênh chƣơng trình truyền hình trên một kênh tần số 8 MHz, thì với kỹ thuật số tiêu chuẩn DVB-T2 cho phép truyền tải khoảng 20 chƣơng trình truyền hình SD trên một kênh 8 MHz, nghĩa là truyền hình số sẽ cần ít phổ tần số hơn số với truyền hình tƣơng tự. Chính vì vậy, sau khi hoàn thành số hóa truyền hình sẽ có một phần băng tần dành cho truyền hình sẽ dôi dƣ. Băng tần này đƣợc gọi là Băng tần lợi ích số hóa truyền hình (có tên gọi là băng tần Digital Dividend).
Băng tần Digital Dividend đƣợc bộ phận Thông tin vô tuyến của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU-R) đánh giá là băng tần tiềm năng cho công nghệ thông tin di động (TTDĐ) băng rộng IMT- Advanced (thông tin di động 4G). Nên qua thời gian rất ngắn tôi đi đến quyết định chọn đề tài “Công nghệ truyền hình số mặt đất DVB-T2 và ứng dụng tại tỉnh Tuyên Quang” để nghiên cứu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SÔ 1. Giới thiệu hệ thống truyền hình số Công nghệ truyền hình sô hơn hẳn so với truyền hình tƣơng tự nhƣ: khả năng sử dụng hiệu quả phổ tần, truyền dẫn phát sóng nhiều chƣơng trình trên 1 kênh, có khả năng phát hiện lỗi và sửa lỗi, khắc phục đƣợc những ƣu điểm, có khả năng tƣơng thích vơí nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cũng nhƣ khả năng phát sóng các chƣơng trình truyền hình độ phân giải cao HDTV….
Việc truền hình tín hiệu truyền hình số thông qua cáp đồng trục, cáp quang, vệ tinh hay truyền hình số mặt đất.2 Đặc điểm hệ thống truyền hình số Thiết bị truyền hình số dùng trong truyền dẫn chƣơng trình truyềnh nhiều kênh. Tín hiệu truyền hình số yêu cầu băng thông rộng hơn, ngoai tín hiêệu truyền hình còn có kèm theo các kênh âm thanh và các thông tin khác nhau nhƣ: thời gian chuẩn, các thông tin phụ….đƣợc ghép vào các khoảng trống của đƣờng truyền. Ít bị tác động của nhiễu, khả năng chống nhiễu và sửa lỗi tốt hơn, có thể khắc phục đƣợc hiện tƣợng chồng phổ tín hiệu, hiện tƣợng bóng ma(Ghosts) so với truyền hình tƣơng tự Việc truyền tín hiệu số đƣợc thực hiện khi đảm bảo sự tƣơng quan giữa các kênh truyền tín hiệu. Do đó, các thông tin đồng bộ đƣợc đƣa vào để đồng bộ các tín hiệu có thể khóa mã dễ dàng Quá trình xử lý tín hiệu số đơn giản hơn nhiều so với tín hiệu tƣơng tự nhƣ: sửa đổi thời gian gốc, chuyển đổi tiêu chuẩn, giảm độ rộng băng tần….
Sự cần thiết và ƣu điểm của truyền hình số: Khởi điểm chỉ là truyền hình đen trắng, kỹ thuật còn thô sơ, rồi xuất hiện truyền hình màu. Lúc đó ngƣời xem đã cảm thấy rạng rỡ hơn nhiều rồi. Nhƣng công nghệ thì không bao giờ dừng lại vì nhu cầu của ngƣời xem cũng không bao giờ dừng lại. Các chƣơng trình sinh động hơn, linh hoạt hơn, thêm rất nhiều dịch vụ mới ra đời.
Nếu trƣớc kia việc mong ƣớc đƣợc chứng kiến trực tiếp một sự kiện nào đó xảy ra ở bên kia bán cầu chỉ có ở trong mơ thì ngày nay nhu cầu của ngƣời xem đã vƣợt xa hơn nhiều. Các chƣơng trình phải có độ nét cực cao, xem đồng thời rất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 nhiều chƣơng trình dù ở bất cứ nơi nào, bất cứ thời điểm nào. Rồi thì không chỉ đơn thuần là xem, họ còn muốn can thiệp trực tiếp vào các chƣơng trình, nghĩa là truyền hình không còn đơn thuần chỉ là thông tin một chiều. Còn rất nhiều các nhu cầu của ngƣời xem, những nhu cầu mà trƣớc kia tƣởng chừng không bao giờ thực hiện nổi thì ngày nay hoàn toàn có thể, đó là nhờ một công nghệ mới - truyền hình số.
Một máy phát truyền hình số có thể phát đƣợc 4 đến 5 chƣơng trình truyền hình trong khi một máy phát analog nhƣ ở ta đang sử dụng chỉ phát đƣợc một chƣơng trình duy nhất theo hệ PAL. Xét về mặt phổ ta thấy ở tín hiệu tƣơng tự phổ chỉ tập trung năng lƣợng vào các sóng mang hình, tiếng và burst màu. Trong khi tín hiệu số bao gồm hàng ngàn sóng mang tập trung dày đặc vào trong một dải phổ có độ rộng tƣơng đƣơng. Sự tận dụng tối đa hiệu quả phổ cho phép truyền hình số có thể truyền phát đƣợc nhiều chƣơng trình đồng thời.
Đây là ƣu điểm đáng kể so với truyền hình tƣơng tự (xem hình 1. Hình Hình Hình Hình Tiếng Tiếng Tiếng Tiếng Phæ tÝn hiÖu t-¬ng tù Phổ tín hiệu số Hình 1.1: Phổ của tín hiệu tương tự và tín hiệu số - Công suất phát không cần qúa lớn vì cƣờng độ điện trƣờng cho thu số thấp hơn cho thu analog (độ nhậy máy thu số thấp hơn -30dB đến -20dB so với máy thu analog). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 - Thu số không còn hiện tƣợng "bóng ma" do các tia sóng phản xạ từ nhiều hƣớng đến máy thu. Đây là vấn đề mà hệ phát analog đang không khắc phục nổi.
- Thu bằng anten cố định trong nhà hay anten di chuyển (của máy thu xách tay) đều thực hiện đƣợc. - Thu di động tốt, ngƣời xem dù đi trên ôtô, tàu hoả vẫn xem đƣợc các chƣơng trình truyền hình. Sở dĩ nhƣ vậy là do xử lý tốt đƣợc hiện tƣợng Doppler. Distant transmitter Nearest transmitter Hình 1.2: Phát hình DVB-T - Cho khả năng thiết lập mạng đơn kênh (đơn tần - Single Frequency Network), nghĩa là nhiều máy phát trên cùng một kênh sóng.
Điều này cho hiệu quả lớn xét về mặt công suất và tần số. - Phát hình số đem lại cho ta cơ hội xem các chƣơng trình với độ nét cao. Vốn dĩ thì tín hiệu số đã có tính chống nhiễu cao. - Tín hiệu số dễ xử lý, môi trƣờng quản lý điều khiển và xử lý rất thân thiện với máy tính.
Ba tiêu chuẩn truyền hình số hiện nay trên thế giới Chuẩn truyền dẫn truyền hình số sử dụng quá trình nén và xử lý số để có khả năng truyền dẫn đồng thời nhiều chƣơng trình truyền hình trong một dòng dữ liệu, cung cấp chất lƣợng ảnh khôi phục tuỳ theo mức độ phức tạp của máy thu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Truyền hình số là một sự thay đổi đáng kể trong nền công nghiệp sản suất và quảng bá các sản phẩm truyền hình. Nó mang lại tính mềm dẻo tuyệt vời trong sử dụng do có nhiều dạng thức ảnh khác nhau trong nén số. Đầu năm 1999, các hệ thống ATSC và DVB đã đƣợc ITU chấp nhận làm các tiêu chuẩn quốc tế về phát sóng truyền hình số trên mặt đất (DTTB) và phát hành các khuyến cáo ITU-R.Rec của nhóm nghiên cứu SG10&11.
Châu Âu, Australia, New Zealand. đã chấp nhận DVB-T, còn Nam triều tiên, Đài loan, Canada và Mỹ. chọn ATSC, Nhật bản và một số nƣớc khác chọn tiêu chuẩn ISDB. Có thể tham khảo sự lựa chọn các tiêu chuẩn truyền hình số trên thế giới.
Đó cũng là yếu tố giúp ta định hƣớng việc nghiên cứu, việc lựa chọn tiêu chuẩn phù hợp cho riêng mình Hình 1.3: Bản đồ phân bố các nước trên thế giới lựa chọn tiêu chuẩn DVB-T.1 Chuẩn ATSC Đặc điểm chung Hệ thống ATSC có cấu trúc dạng lớp, tƣơng thích với mô hình OSI 7 lớp của các mạng dữ liệu. Mỗi lớp ATSC có thể tƣơng thích với các ứng dụng khác cùng lớp. ATSC sử dụng dạng thức gói MPEG-2 cho cả Video, Audio và dữ liệu phụ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 Các đơn vị dữ liệu có độ dài cố định phù hợp với sửa lỗi, ghép dòng chƣơng trình, chuyển mạch, đồng bộ, nâng cao tính linh hoạt và tƣơng thích với dạng thức ATM.
Tốc độ bít truyền tải 20 Mbps cấp cho một kênh đơn HDTV hoặc một kênh truyền hình chuẩn đa chƣơng trình. Chuẩn ATSC cung cấp cho cả hai mức: truyền hình phân giải cao (HDTV) và truyền hình tiêu chuẩn (SDTV). Đặc tính truyền tải và nén dữ liệu của ATSC là theo MPEG-2. ATSC có một số đặc điểm nhƣ sau: Tham số Đặc tính Video Nhiều dạng thức ảnh (nhiều độ phân giải khác nhau).
Nén ảnh theo MPEG-2, từ MP @ ML tới MP @ HL. Audio Âm thanh Surround của hệ thống Dolby AC-3. Dữ liệu phụ Cho các dịch vụ mở rộng (ví dụ hƣớng dẫn chƣơng trình, thông tin hệ thống, dữ liệu truyền tải tới computer) Dạng đóng gói truyền tải đa chƣơng trình. Thủ tục truyền tải Truyền tải MPEG-2 Truyền dẫn RF Điều chế 8-VSB cho truyền dẫn truyền hình số mặt đất Bảng 1.1: Đặc điểm cơ bản của ATSC Phƣơng pháp điều chế VSB của tiêu chuẩn ATSC Phƣơng pháp điều chế VSB bao gồm hai loại chính: Một loại dành cho phát sóng mặt đất (8-VSB) và một loại dành cho truyền dữ liệu qua cáp tốc độ cao (16- VSB).
Cả hai đều sử dụng mã Reed - Solomon, tín hiệu pilot và đồng bộ từng đoạn dữ liệu. Tốc độ biểu trƣng (Symbol Rate) cho cả hai đều bằng 10,76Mb/s.