CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ DI ĐỘNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG [2, 21] Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin là sự phát triển của công nghệ viễn thông nói chung và công nghệ truyền hình nói riêng, các ứng dụng thu truyền hình di động đã và đang trở thành một xu hƣớng rõ rệt cho quá trình phát triển của công nghệ truyền hình hiện đại, đặc biệt là khả năng cá nhân hóa những nội dung mà ngƣời sử dụng muốn thƣởng thức và khả năng tƣơng tác trực tiếp giữa khán giả và chƣơng trình cũng nhƣ giữa khán giả và những ngƣời làm chƣơng trình. Hiện nay, do nhu cầu của thị trƣờng, trên thế giới đã có nhiều tiêu chuẩn công nghệ truyền hình di động khác nhau đƣợc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng. Cụ thể nhƣ sau: - DVB-H: Tiêu chuẩn của Châu âu dựa trên chuẩn truyền hình số mặt đất (DVB-T).
- ISDB-T: Mạng tích hợp các dịch vụ số mặt đất. Tiêu chuẩn này đƣợc đƣa ra bởi Nhật. - MediaFlo: Tiêu chuẩn phát hình của Mỹ do Qualcomm phát triển. Tiêu chuẩn này dựa trên công nghệ truyền dẫn Flo của hãng Qualcomm.
- DMB: Do Hàn Quốc phát triển dựa trên tiêu chuẩn mạng quảng bá phát thanh số (DAB) và truyền thông đa phƣơng tiện. Trong số đó tiêu chuẩn DVB-H đã thể hiện nhiều ƣu điểm vƣợt trội và đã đƣợc thử nghiệm, triển khai tại một số quốc gia trên thế giới nhƣ Phần Lan, Mỹ, Italia, ấn Độ. Tại Việt Nam công nghệ di động theo tiêu chuẩn này LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 đã đƣợc công ty truyền hình di động VTC đƣa vào triển khai dịch vụ cuối năm 2006. CÁC TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG ĐANG ĐƯỢC ỨNG DỤNG 1.
Tiêu chuẩn truyền hình di động DVB-H [3] 1. Tiêu chuẩn DVB-T Từ năm 1995 các nƣớc châu âu đã tiến hành thử nghiệm phát sóng truyền hình số mặt đất. Đến tháng 2 năm 1997 tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T chính thức đƣợc công nhận và ban hành bởi tổ chức ETSI. Hệ thống DVB-T đƣợc thiết kế dựa trên ý tƣởng: - Đƣa ra mô hình hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất.
- Xác định các yêu cầu về chất lƣợng tín hiệu và khả năng tƣơng thích cho các loại dịch vụ khác nhau. - Quan tâm tới vấn đề xử lý tín hiệu ở máy thu để mở rộng các giải pháp thực hiện hệ thống khác nhau. - Chống phản xạ nhiều đƣờng, chống pha đinh, chống hiệu ứng Doppler. - Tạo khả năng thu di động: Ngƣời xem dù đi trên ô tô, tàu hoả vẫn xem đƣợc các chƣơng trình truyền hình.
- Tạo khả năng thiết lập mạng đơn tần (SFN-Single Frequency Network), nghĩa là nhiều máy phát trên cùng một kênh sóng. - Tạo khả năng đa phƣơng tiện. - Khả năng mở rộng cho đa phƣơng tiện di động. Trong mỗi chế độ truyền dẫn của chuẩn DVB-T có thể truyền tải đƣợc tối đa hai cấp độ khác nhau : LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 - Đối với chế độ không có phân cấp, chỉ có các vùng có cƣờng độ trƣờng đạt giá trị lớn hơn mức ngƣỡng mới có thể thu đƣợc chƣơng trình.
- Đối với máy phát hoạt động ở chế độ có phân cấp, khi đó có hai mức ngƣỡng thu khác nhau. Mức ngƣỡng 1 cho phép thu đƣợc toàn bộ các chƣơng trình. Mức ngƣỡng 2 chỉ giá trị cho phép thu đƣợc chƣơng trình có ƣu tiên trong khâu truyền dẫn. Chế độ phân cấp tại bộ điều chế chỉ thực hiện đƣợc khi điều chế 16 QAM hay 64 QAM.
Điều chế phân cấp có hai đặc tính chính là : - Cho phép phát sóng hai dòng truyền tải MPEG độc lập trên cùng một kênh RF. - Mỗi dòng truyền tải sẽ có khả năng chống lỗi riêng do đó sẽ có vùng phủ sóng riêng. Các thông số kỹ thuật chính của chuẩn DVB-T : - Tín hiệu vào : Dòng truyền tải MPEG 2 - Tốc độ dữ liệu vào : 4,98 – 31,67 Mb/s. - Tỷ lệ mã FEC : 1/2 ; 2/3 ; 3/4 ; 5/6 ; 7/8.
- Điều chế không phân cấp : = 1. - Điều chế phân cấp : =2; = 4. - Điều chế sóng mang: QPSK, 16 QAM, 64 QAM. - Khoảng bảo vệ: 1/4 , 1/8 , 1/16 , 1/32.
- Độ rộng kênh RF: 6, 7, 8 Mhz. Dòng dữ liệu sau khi đƣợc nén và ghép kênh đƣa vào máy phát sẽ đƣợc xử lý nhƣ sau: - Phối hợp ghép kênh truyền tải và ngẫu nhiên hóa dữ liệu để đồng đều mức năng lƣợng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 - Xáo trộn ngoại (outer interleaving). - Mapping và điều chế.
- Truyền dẫn OFDM. Tín hiệu vào máy phát là dòng truyền tải MPEG2 và đầu ra là tín hiệu RF tới anten. Tiêu chuẩn DVB-H Hệ thống truyền dẫn DVB-T đã chứng tỏ khả năng của nó phục vụ các đầu cuối cố định, xách tay, di động. Tuy nhiên các đầu cuối cầm tay (các thiết bị với pin công suất thấp) đòi hỏi có cấu trúc xác định từ hệ thống truyền dẫn phục vụ chúng: - Do pin công suất thấp, hệ thống truyền dẫn phải cho phép máy thu có khả năng liên tục tắt nguồn của một vài phần tử trong chuỗi thu để tăng thời lƣợng sử dụng pin.
- Do mục đích là cho ngƣời sử dụng hay di chuyển, hệ thống truyền dẫn phải cho phép dễ dàng truy cập tới các dịch vụ DVB-H khi các đầu cuối thu rời khỏi một ô và vào một ô mới. - Với mục đích là phục vụ nhiều tình huống sử dụng (trong nhà, ngoài trời, đi bộ, và trong các phƣơng tiện giao thông chuyển động), hệ thống truyền dẫn phải đƣa ra độ mềm dẻo / phân cấp đầy đủ để cho phép việc thu các dịch vụ ở nhiều tốc độ, trong khi tối ƣu hóa vùng phủ sóng của máy phát. - Do các dịch vụ đƣợc vận chuyển trong một môi trƣờng có các mức nhiễu nhân tạo lớn, hệ thống truyền dẫn phải đƣa ra các phƣơng pháp để giảm thiểu các hiệu ứng của chúng tới khả năng thu nhận tín hiệu. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 DVB-H đƣợc phát triển gần đây nhất trong tập các chuẩn truyền dẫn của DVB đáp ứng các yêu cầu trên và thích nghi với hệ thống DVB-T trong truyền hình số mặt đất cho thiết bị cầm tay với pin công suất thấp.1: Mô tả hệ thống DVB-H (chia sẻ ghép kênh với dịch vụ MPEG2) DVB-H sử dụng các thành phần công nghệ sau cho lớp liên kết và lớp vật lý: - Lớp liên kết: - Phân lớp thời gian để giảm năng lƣợng tiêu thụ trung bình của thiết bị đầu cuối và cho phép chuyển giao tần số mềm dẻo.
- Sửa lỗi trƣớc cho dữ liệu đƣợc đóng gói đa giao thức (MPE-FEC) để cải thiện hệ số C/N và hiệu ứng Doppler trong kênh di động chịu ảnh hƣởng của nhiễu xung lớn. - Lớp vật lý: - Báo hiệu DVB-H trong các bit TPS để tăng cƣờng và tăng tốc việc khám phá dịch vụ. Bộ nhận dạng ô cũng đƣợc mang trong các bit TPS để hỗ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 trợ việc quét tín hiệu và chuyển giao tần số nhanh hơn trên các thiết bị đầu cuối thu di động. - Chế độ 4K để thỏa hiệp giữa các kích thƣớc ô SFN và tính di động cho phép việc thu đơn anten trong các FSN trung bình ở tốc độ rất cao.
Tiêu chuẩn truyền hình di động T-DMB [10] DMB là mạng quảng bá đa truyền thông số có khả năng truyền đồng bộ âm thanh, hình ảnh, dữ liệu cho các thiết bị di động. DMB là sự mở rộng của tiêu chuẩn EUREKA 147 chủ yếu là dựa trên mạng phát thanh số DAB. Cũng giống nhƣ DVB, DMB cũng có khả năng truyền qua vệ tinh (S-DMB) hay truyền số mặt đất (T-DMB). Nhƣ vậy T-DMB chính là sự kết hợp của mạng quảng bá phát thanh số DAB và truyền thông đa phƣơng tiện.
T-DMB cung cấp các loại hình dịch vụ dữ liệu khác nhau: thông tin chƣơng trình, thông tin về sản phẩm, thông tin giao thông, cũng nhƣ âm thanh hình ảnh trên các thiết bị di động. Với T-DMB ngƣời nghe sóng không chỉ nghe mà còn có thể xem các chƣơng trình trong khi đang nghe trên sóng phát thanh số. Cấu trúc của DMB Trong cấu trúc phân lớp của DMB, dữ liệu đƣợc nén, đƣợc tập hợp lại, đƣợc đóng gói, sửa lỗi rồi truyền lên mạng phát thanh số DAB. - Lớp vận chuyển: Lớp này biểu diễn các thuật toán, các hệ thống để truyền dữ liệu từ lớp ứng dụng.
Các thuật toán, hệ thống này đƣợc thông qua theo tiêu chuẩn của DAB để đóng gói dòng vận chuyển MPEG2 cùng với dòng dữ liệu trên một kênh nhỏ. Để có thể sửa lỗi thì phía trên của lớp vận chuyển đƣợc cộng thêm mã sửa lỗi RS và thuật toán ghép xen. - Lớp ứng dụng: Lớp này chứa các thuật toán, hệ thống để đóng gói, mã hóa nội dung. Nhƣ trên hình vẽ dòng vận chuyển MPEG2 TS đƣợc sử dụng để đóng gói, tập hợp nội dung và dùng để vận chuyển các gói dữ liệu từ các LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 gói MPEG4 SL.
Các gói MPEG4 SL đƣợc tập hợp bởi các dòng thành phần ES và dữ liệu MPEG4 BIFS.2: Cấu trúc của DMB 1. Các đặc tính kỹ thuật của DMB Bảng sau mô tả các đặc tính kỹ thuật đƣợc sử dụng: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Các đặc tính Kỹ thuật Tần số VHF (174-216 Mhz) Độ rộng băng tần 1,536 Mhz Điều chế DQPSK Truyền dẫn OFDM Âm thanh Musicam (MPEG1, 2 ) H×nh ¶nh MPEG4 AVC (H264) âm thanh MPEG4 BSAC §a truyÒn th«ng Dữ liệu MPEG4 BIFS Phần trộn MPEG4 SL, MPEG2 TS Kênh truyền RS (204, 188) Bảng 1.1: Bảng đặc tính kỹ thuật của DMB LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tiêu chuẩn truyền hình di động ISDB-T [15] Hệ thống quảng bá tích hợp các dịch vụ số mặt đất ISDB-T đƣợc phát triển tại Nhật Bản. ISDB-T đáp ứng đƣợc cho các thiết bị từ cố định đến thiết bị di động, nó cũng có chức năng cho hệ thống quảng bá truyền hình số mặt đất và phát thanh số mặt đất.1 Hệ thống truyền dẫn ISDB-T Hình 1.3: Hệ thống ISDB-T Hệ thống ISDB-T còn đƣợc gọi là hệ thống truyền dẫn phân đoạn băng OFDM (BST-OFDM).
Băng tần truyền dẫn đƣợc thiết lập trên mỗi phân đoạn có dải tần 6/14 Mhz. Trong hệ thống này các thông số truyền dẫn có thể đƣợc thiết lập một cách riêng biệt trên từng phân đoạn. Các dòng TS đƣợc tái hợp lại thành một dòng đơn TS.