chương I: Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T, trong chương II: Trình bày một số nội dung chính của tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2. Chương III: Một số yếu tố cơ bản tạo nên tính ưu việt của DVB-T2 so với DVB-T 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu, được sự hướng dẫn khoa học tận tình của TS.Ngô Thái Trị, luận văn đã được hoàn thành.Do thời gian có hạn, trình độ bản thân còn hạn chế, thêm vào đó luận văn của em là vấn đề tương đối mới nên không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong được sự đóng góp của các thầy, các cô cùng các bạn. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG I TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU (DVB-T) 1.1 Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ETSIEN 300744 Tiêu chuẩn phát thanh truyền hình số mặt đất ETSI EN 300744 được Uỷ ban kỹ thuật phát thanh truyền hình Châu Âu JTC nghiên cứu và đề xuất.
Tiêu chuẩn này đã được Dự án truyền hình số Châu Âu (DVB project) thông qua ngày 11 tháng 6 năm 1999, công bố và ngày 30 tháng 9 năm 1999. Thành lập tháng 9 năm 1993, đến nay DVB đã có hơn 200 thành viên thuộc 30 nước trên thế giới, nhiệm vụ của nó là thiết lập môi trường dịch vụ truyền hình số sử dụng tiêu chuẩn nén MPEG-2. JTC được thành lập năm 1990, là một tổ chức kết hợp của Uỷ ban phát thanh truyền hình Châu Âu (EBU), Uỷ ban tiêu chuẩn kỹ thuật điện tử Châu Âu (CENELEC) và Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI).1 Phạm vi của tiêu chuẩn Tiêu chuẩn này mô tả hệ thống truyền dẫn cho truyền hình số mặt đất. Nó xác định hệ thống điều chế, mã hoá kênh dùng cho các dịch vụ truyền hình số mặt đất nhiều chương trình như: LDTV/SDTV/EDTV/HDTV.
- Tiêu chuẩn mô tả chung hệ thống cơ bản của truyền hình số mặt đất. - Tiêu chuẩn xác định các yêu cầu chỉ tiêu chung, và các đặc điểm của hệ thống cơ bản, mục đích để đạt được chất lượng dịch vụ. - Tiêu chuẩn xác định tín hiệu được điều chế số để cho phép việc tương thích giữa các phần thiết bị được sản xuất bởi các nhà sản xuất khác nhau. Đạt được điều này bằng cách mô tả chi tiết tín hiệu xử lý ở phía các module, trong khi đó thì việc xử lý ở các máy thu là để mở cho các giải pháp thực hiện khác nhau.2 Nội dung chính của tiêu chuẩn - Hệ thống được định nghĩa là một thiết bị gồm những khối chức năng, tín hiệu đầu vào là dòng truyền tải MPEG-2 nhận được tại đầu ra của bộ ghép kênh (Multiplexer), đầu ra là tín hiệu RF đi tới anten.
3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hệ thống tương thích trực tiếp với chuẩn nén tín hiệu video MPEG-2 ISO/IEC 13818. Do hệ thống được thiết kế cho truyền hình số mặt đất hoạt động trong băng tần UHF hiện có, nên đòi hỏi hệ thống phải có khả năng chống nhiễu tốt từ các máy phát tương tự hoạt động cùng kênh hoặc kênh liền kề, đòi hỏi hệ thống phải có hiệu suất sử dụng phổ tần cao băng tần UHF, điều này có thể đảm bảo bằng việc sử dụng mạng đơn tần (SFN).1 là sơ đồ khối của một hệ thống phát hình số mặt đất. Các tín hiệu hình ảnh, âm thanh sẽ qua một loạt quá trình xử lý để cuối cùng tại đầu ra anten cũng vẫn là tín hiệu cao tần phát đi nhưng những tính năng ưu việt của truyền hình số mặt đất lại hoàn toàn được thể hiện trong các quá trình xử lý này. Các khối nét đứt trên hình sẽ có khi cấu hình hệ thống dùng cho điều chế phân cấp.
Khối Splitter (bộ tách) phân chia dòng dữ liệu thành 2 luồng với những mức ưu tiên khác nhau, tốc độ bit và tỷ lệ mã hóa khác nhau, có nghĩa là khả năng chóng lỗi của từng dòng bit là khác nhau. Sơ đồ chung ta thấy một hệ thống máy phát chủ yếu sẽ gồm phần điều chế OFDM và phần mã hoá sửa lỗi. Cụ thể chức năng của các khối như sau: 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1: Sơ đồ khối chức năng hệ thống phát hình số mặt đất. Phần ghép kênh và mã hóa nguồn dữ liệu MPEG-2 Các tín hiệu đầu vào gồm hình ảnh, âm thanh và các dữ liệu phụ sẽ được số hóa nhờ khối ghép kênh và mã hóa nén MPEG-2.
Đầu ra của khối này sẽ là dòng truyền truyền tải MPEG-2 (dòng dữ liệu số) với một tốc độ bit nhất định đưa vào máy phát. Đây là quá trình số hóa tín hiệu. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Khối mã hóa phân tán năng lượng và phối hợp ghép kênh.
Để đảm bảo cho việc truyền dẫn không có lỗi, dòng dữ liệu TS đến từ khối nén sẽ được ngẫu nhiên hoá. Các gói dữ liệu này đầu tiên được nhận dạng bởi chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS. Mục đích của quá trình này là phân tán năng lượng trong phổ tín hiệu số và xác định số nhị phân thích hợp (loại bỏ các chuỗi dài “0” và “1”), đồng thời đây cũng được xem là quá trình phối hợp để ghép kênh truyền tải. Khối mã ngoại và ghép xen ngoại (Outer encoder and interleaver) Dòng dữ liệu sau khi đã được ngẫu nhiên hóa sẽ tiếp tục được xử lý tại khối mã ngoại và ghép xen ngoại.
Sở dĩ gọi là "ngoại" vì việc xử lý ở đây là theo byte, còn mã nội và ghép xen nội là xử lý theo "bit". Bộ mã ngoại sử dụng mã Reed- Solomon RS (204, 188, t=8) để mã hoá dữ liệu đã được ngẫu nhiên hoá nhằm tạo ra các gói dữ liệu đã được bảo vệ lỗi. Do được mã hoá theo mã RS (204,188, t=8) nên mỗi gói dữ liệu sẽ được thêm 16 bytes sửa lỗi và nó có khả năng sửa tới 8 lỗi trong một gói. Việc ghép ngoại chính là ghép các byte với một chu kỳ ghép qui định trước, thường độ sâu ghép là l=12.
Đây cũng là việc nhằm giảm tính phụ thuộc thống kê của lỗi. Khối mã nội (inner encoder) Đây là quá trình mã hoá tiếp theo nhưng việc mã sẽ chi tiết đến từng bit. Thông số mã hóa ở đây chính là tỷ lệ mã hóa n/m (1/2, 2/3, 3/4. Nghĩa là cứ m bít truyền đi thì chỉ có n bit mang thông tin, các bit còn lại là để sửa lỗi.
Khối ghép xen nội (inner interleaver) Dữ liệu đến đây sẽ được tráo hoàn toàn theo từng bit, thông tin sẽ rất khác so với ban đầu. Quá trình này để giảm thiểu lỗi đến mức tối đa. Các khối điều chế tín hiệu (Mapper, Frame Adaptation, OFDM.) Đây là quá trình xử lý phức tạp nhất, nhưng về nguyên lý ta có thể hiểu như sau: dữ liệu sau khi đã hoàn thành mã sửa lỗi sẽ được ánh xạ lên chòm sao điều chế (khối mapper), và sau khi thêm các pilot đồng bộ, các dữ liệu sẽ được đưa lên các sóng mang. Và tất nhiên là có rất nhiều sóng mang.
Việc chèn thêm 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com các khoảng bảo vệ cũng sẽ được thực hiện nhằm tối ưu hoá tính ưu việt của truyền hình số. Khối D/A: Thực ra đây không phải là biến đổi Digital/Analog thuần tuý thông thường. Mà đó là quá trình hoàn chỉnh hàng ngàn sóng mang để đảm bảo việc phát tín hiệu lên anten. Hệ thống DVB-T có thể hoạt động trong băng tần 8Mhz, 7Mhz và 6Mhz, chủ yếu chỉ khác nhau ở tần số clock của hệ thống và một số thông số liên quan đến tần số clock sẽ phải tính lại.
Sơ đồ cấu trúc, các nguyên tắc mã, sự xắp xếp, ghép xen được giữ nguyên, chỉ có tốc độ thông tin của hệ thống sẽ giảm theo hệ số 7/8 hoặc 6/8. - Truyền hình số mặt đất sử dụng nguyên lý ghép đa tần trực giao có mã (COFDM). Ghép đa tần trực giao (OFDM) được thực hiện tiếp nối theo sau quá trình mã hoá kênh (Channel Coding). - Ghép kênh phân chia tần số (FDM) là cơ sở của ghép đa tần trực giao OFDM.
Dòng truyền tải nối tiếp MPEG-2 đầu vào được chuyển đổi thành n dòng bít song song, với n phù hợp với số lượng sóng mang. Những dòng bít song song này sẽ được ánh xạ lên những sóng mang riêng rẽ, những sóng mang riêng rẽ được ghép trực giao, kỹ thuật này cho phép truyền đồng thời đa sóng mang trên kênh truyền mà các sóng mang kế cận không gây can nhiễu sang nhau. Những sóng mang riêng rẽ được điều chế QPSK, 16 QAM hoặc 64 QAM. - Mã hoá kênh cần thiết cho việc truyền tải dữ liệu nhằm chống lỗi sai trên đường truyền do tác động của nhiễu.
Mã hoá kênh gồm hai phần chính: khối mã ngoài (Outer Coder) nhằm kiểm soát sửa loạt lỗi sai xảy ra có chiều dài xác định, khối mã hoá trong (Inner Coder) nhằm kiểm soát sửa và báo lỗi cho một loạt lỗi sai có chiều dài lớn hơn chiều dài lỗi quy định. - Mã ngoài sử dụng mã Reed-Solomon RS(188,204), ghép xen ngoài (Outer Interleave) có chiều sâu l=12 bytes, giống như truyền hình vệ tinh và truyền hình cáp. Mã trong sử dụng mã vòng xoắn giống như truyền hình vệ tinh với các tỷ lệ mã hoá khác nhau. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Khoảng bảo vệ mềm dẻo cho phép thiết kế hệ thống với nhiều cấu hình khác nhau như: mạng đơn tần diện rộng hoặc máy phát đơn lẻ, đảm bảo việc sử dụng tối đa băng tần.
- Để thích ứng với các tốc độ truyền dẫn khác nhau, kỹ thuật OFDM có hai chọn lựa về số lượng sóng mang, ba sơ đồ điều chế QPSK, 16 QAM và 64 QAM và khoảng bảo vệ khác nhau cho phép làm việc với mạng đơn tần nhỏ và lớn. - Trong một điều kiện xác định, việc thu chương trình truyền hình từ một số máy phát hoạt động trên cùng một tần số là rất có lợi, tất nhiên, các máy phát này đều truyền tải một chương trình truyền hình được đồng bộ chặt chẽ tạo nên mạng đơn tần. - Hệ thống cũng cho phép hai mức mã kênh và điều chế phân cấp. Trong trường hợp này sơ đồ khối của hệ thống có thêm phần các khối vẽ đứt nét như trên hình vẽ 2.
Bộ chia chia dòng tín hiệu đầu vào thành hai dòng tín hiệu MPEG độc lập: dòng tín hiệu có độ ưu tiên cao và dòng tín hiệu có độ ưu tiên thấp. Hai dòng bít này được phân bố trên biểu đồ chòm sao bởi khối Mapper.