DVB-T2

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG 1 ----------

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ MẶT ĐẤT VÀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI SANG DVB-T2 Giáo viên hƣớng dẫn

: ĐỖ ĐỨC THÀNH

Sinh viên thực hiện

: LƢU DOÃN BẮC

Lớp

: D10VT4

Khóa

: 2010 – 2015

Hệ

: Đại Học Chính Quy

HÀ NỘI 7/2014

1

NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP

........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Hà Nội, ngày … tháng … năm 2014

2

LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến các thầy cô Học Viện Công Nghệ Bƣu Chính Viễn Thông dẫ tận tình dạy dỗ và tạo điều điện cho em đƣợc nghiên cứu, học tập và cung cấp cho em các thông tin, kiên thức vô cùng quý báu và cần thiết trong suốt thời gian học tập cũng nhƣ làm đồ án để em có thể thực hiện và hoàn thành tốt đề tài này. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy NCS. Đỗ Đức Thành ở Viện Khoa Học Kỹ Thuật Bƣu Điện đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề tài. Mặc dù em đã cố gắng hoàn thành đề tài Thực Tập Tốt Nghiệp này trong phạm vi và khả năng cho phép nhƣng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế nhất định. Vì vậy, em rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo và ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để đề tài của em có thể hoàn thiện hợn Em xin chân thành cảm ơn !

3

MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP ....................................................................... 2 LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. 3 MỤC LỤC ...................................................................................................................... 4 DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU .......................................................................... 7 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .............................................................................................. 8 LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................ 9 CHƢƠNG IV: QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI TỪ DVB-T SANG DVB-T2 Ở CHÂU ÂU VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ TRIỂN KHAI Ở VIỆT NAM .................................... 10 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ ................................................ 11 1.1 Giới thiệu về truyền hình số .............................................................................. 11 1.2 Đặc điểm của truyền hình số ............................................................................. 12 1.2.1

Yêu cầu về băng tần ................................................................................... 12

1.2.2 Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm (S/N) ......................................................................... 12 1.2.3 Méo phi tuyến ............................................................................................. 13 1.2.4 Chồng phổ ................................................................................................... 13 1.2.5 Xử lý tín hiệu ............................................................................................... 13 1.2.6 Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh .................................... 14 1.2.7 Hiệu ứng Ghosts (bóng ma) ........................................................................ 14 1.3 Ƣu điểm chính của truyền hình số..................................................................... 14 1.4 Truyền dẫn tín hiệu số ....................................................................................... 15 1.4.1 Truyền qua cáp đồng trục: ........................................................................... 15 1.4.2 Truyền tín hiệu truyền hình số bằng cáp quang .......................................... 15 1.4.3 Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh. ................................................ 15 1.4.4 Phát sóng truyền hình số trên mặt đất. ........................................................ 15 1.5 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất hiện nay trên thế giới .......................... 16 1.5.1 Chuẩn ATSC ................................................................................................. 16 1.5.2. Chuẩn ISDB-T ............................................................................................. 18 1.5.3. Chuẩn DVB .................................................................................................. 19 1.5 Kết luận chƣơng I ............................................................................................. 20 CHƢƠNG II: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU THẾ HỆ THỨ NHẤT (DVB-T) ................................................................................... 22

4

2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T .................................... 22 2.2. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T ........................................ 22 2.2.1. Hệ thống phát DVB-T .................................................................................. 22 2.2.2 Hệ thống thu DVB-T................................................................................... 23 2.3 Điều chế COFDM trong DVB-T ...................................................................... 25 2.3.1 Nguyên lý .................................................................................................... 25 2.3.2 Số lƣợng sóng mang .................................................................................... 26 2.3.3 Đặc tính trực giao và việc sử dụng DFT/FFT ............................................. 28 2.3.4 Tổ chức kênh trong OFDM ......................................................................... 31 2.3.5. Phƣơng thức mang dữ liệu trong COFDM ................................................ 34 2.6 Kết luận chƣơng II ............................................................................................. 36 CHƢƠNG III: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU THẾ HỆ THỨ 2 (DVB-T2) .......................................................................................... 38 3.1. Giới thiệu ............................................................................................................ 38 3.2. Những yêu cầu cơ bản đối với chuẩn DVB-T2 .................................................. 39 3.3. Tiêu chuẩn DVB-T2 ........................................................................................... 40 3.3.1. Mô hình cấu trúc DVB-T2 ........................................................................... 40 3.3.2. Lớp vật lý DVB-T2 ...................................................................................... 41 3.4. Kết luận chƣơng III ............................................................................................ 42 CHƢƠNG IV: QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI TỪ DVB-T SANG DVB-T2 Ở CHÂU ÂU VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ KHI TRIỂN KHAI DVB-T2 TẠI VIỆT NAM. ........ 44 4.1. Sự ra đời tất yếu của tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB-T2. ................................................................................................................................... 44 4.1.1. Các yêu cầu về thƣơng mại đòi hỏi cho ra đời một thế hệ thứ hai cho tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số DVB-T. .................................................................. 44 4.1.2. Mối quan hệ với tiêu chuẩn số mặt đất DVB-T hiện tại. ............................. 45 4.1.3. Mục đích của các yêu cầu thƣơng mại ......................................................... 45 4.2. Quá trình chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2. Một số vấn đề cần xem xét khi triển khai DVB-T2 ..................................................................................................... 46 4.2.1. Các yêu cầu của chuẩn DVB-T2 .................................................................. 46 4.2.3 Khả năng chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 ......................................... 47 4.2.4 Các chiến lƣợc triển khai DVB-T2 ............................................................... 48 4.2.5. Hiện trạng (thử nghiệm, thông báo triển khai dịch vụ)................................ 49

5

4.2.6 Các kiến nghị về công nghệ cho toàn Châu Âu. ........................................... 50 4.3. Quá trình triển khai truyền hình số mặt đất ở Việt Nam ...................................... 51 4.4. Những kiến nghị khi triển khai DVB-T2 ở Việt Nam...................................... 53 4.5. Kết luận chƣơng IV .......................................................................................... 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 55

6

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

7

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ASK ATSC

Amplitude Shift Keying Advanced Television System Committee BPSK Binary Phase Shift Keying COFDM Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing DBPSK Diferential Binary Phase Shift Keying DCT Discerte Cosine Transform DFT Discrete Fourier Transform DPCM Differential Pulse Code Modulation DQPSK Differential Quadratue Phase Shift Keying DTTB Digital Terrestrial Television Broadcasting DVB Digital Video Broadcasting EDTV Enhanced Definition TeleVision FEC Forward Error Correction FFT Fast Fourier Transform IDFT Inverse DFT IFFT Inverse FFT ISDB-T Intergeted Services Digital Broadcasting – Terrestrial LDTV Limited Definition TeleVision MPEG Moving Pictures Experts Group OFDM PAL PSK QAM QPSK SDTV

Orthogonal Frequency Division Multiplexing Phase Alternating Line Phase Shift Keying Quadrature Amplitude Modulation Quadratue Phase Shift Keying Standard Definition TeleVision

Khóa dịch biên độ Ủy ban hệ thống truyền hình mới (của Mỹ) Khóa dịch pha hai mức Ghép đa tần trực giao có mã Khóa dịch pha vi sai hai mức Chuyển đổi cosin rời rạc Chuyển đổi Fourierrời rạc Điều chế xung mã vi sai Khoá dịch pha vi sai bốn mức Truyền dẫn truyền hình số mặt đất Quảng bá truyền hình số Truyền hình phân giải nâng cao Hiệu chỉnh lỗi trƣớc Chuyển ñổi Fourier nhanh DFT ngƣợc FFT ngƣợc Hệ thống truyền hình số mặt đất sử dụng mạng đa dịch vụ (Nhật Truyền hình phân giải giới hạn Nhóm chuyên gia nghiên cứu về tiêu chuẩn hình ảnh ñộng Ghép ña tần trực giao Hệ truyền hình màu PAL (pha thay ñổi theo dòng quét) Khoá dịch pha Điều chế biênñộ vuông góc Khoá dịch pha vuông góc Truyền hình phân giải tiêu chuẩn

SFN UHF VHF VLC VSB

Single Frequency Network Ultra-High Frequency Very-High Frequency Variable Length Coding Vestigial sideband

Mạng ñơn tần số Mã có độ dài thay đổi Biên tần cụt

8

LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển của kinh tế và khoa học kỹ thuật, các nghành công nghệ trong đó có công nghệ điện tử viễn thông đã có sự phát triển vƣợt bậc trong ba 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 to lớn trong phát triển văn hóa đời sống tinh thần xã hội. Trong hơn một thập kỷ qua chúng ta đã chứng kiến sự chuyển đổi mạnh mẽ của công nghệ truyền hình từ phƣơng thức tƣơng tự xang công nghệ số. Ở Việt Nam quá trình chuyển đổi này thực sự ngoạn mục với sự phổ cập từng bƣớc trong lĩnh vực truyền hình quảng bá và truyền hình trả tiền. Từ đầu những năm 90 cho đến nay nghành truyền hình đã ứng dụng các thành tựu về công nghệ truyền hình số trong truyền dẫn vệ tinh, phát triển mạng truyền hình cáp và phổ cập hệ thống truyền hình số mặt đất Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền hình, chuẩn truyền hình số DVB-T là chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất đã đƣợc triển khai thành công, đƣợc nhiều nƣớc chấp nhận. Tuy nhiên, từ sau sự ra đời của chuẩn DVB-T thì các nghiên cứu về kỹ thuật truyền dẫn vẫn tiếp tục đƣợc triển khai . Mặt khác, nhu cầu về phổ tần cao càng khiến cho việc gia tăng hiệu quả sử dụng phổ tần lên mức tối đa càng cấp thiết. Từ đó đã phát triển lên chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2 là DVB-T2. Việc nghiên cứu tìm hiểu các đặc tính công nghệ của tiêu chuẩn truyền hình số DVB-T trong quả trình phát triển lên thế hệ mới DVB-T2 là nhiêm vụ cần thiết đối với các cơ quan nghiên cứu ứng dụng truyền hình cũng nhƣ cán bộ kỹ thuật nghiên cứu trong lĩnh vực này . Đó là lý do em chọn đề tài: “ Truyền hình kỹ thuật số mặt đất DVB-T và quá trình chuyển đổi sang DVB-T2” Bố cục bài báo cáo gôm 4 chƣơng: CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ CHƢƠNG II: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO THẾ HỆ THỨ NHẤT DVB-T CHƢƠNG III: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU THẾ HỆ THỨ HAI (DVB-T2)

9

CHƢƠNG IV: QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI TỪ DVB-T SANG DVB-T2 Ở CHÂU ÂU VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ TRIỂN KHAI Ở VIỆT NAM Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu, đƣợc sự hƣớng dẫn khoa học tận tình của Thầy giáo NCV.Nguyễn Đức Thành, bài báo cáo đã đƣợc hoàn thành.Do thời gian có hạn, trình độ bản thân còn hạn chế, thêm vào đó luận văn của em là vấn đề tƣơng đối mới nên không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong đƣợc sự đóng góp của các thầy, các cô cùng các bạn.

10

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ 1.1 Giới thiệu về truyền hình số Truyền hình số (Digital Television) là một phƣơng pháp truyền hình hoàn toàn mới, là tên gọi một hệ thống truyền hình mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ Studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý truyền hình số. Trong đó, một hình ảnh quang hocjdo camera thu đƣợc qua hệ thống ống kính, thay vì đƣợc biến đổi thành tín hiệu điện biến thiên tƣơng tự nhƣ hình ảnh quang học nói trên (cả về độ chói và màu sắc) sẽ đƣợc biến đổi thành một dãy tín hiệu nhị phân (dãy các số 0 và 1) nhờ qua trình biến đổi tƣơng tự số Trên thế giới, các nhà điều hành cáp, vệ tinh, trên mặt đất đều đang chuyển động đến môi trƣờng số. Ở Châu Âu, truyền hình số đã đƣợc sử dụng ở Anh (phát sóng truyền hình số, ở Châu Âu, truyền hình số đã đƣợc sử dụng ở Anh (phát sóng truyền hình số 1999, Đức, Pháp, Ireland, Tây Ban Nha, Thụy Điển). Hầu hết các nhà phân tích công nghiệp đều dự báo việc chuyển dịch lên truyền hình số là một sự tiến hóa (evolution), nó làm thay đổi cách sống của hàng trăm triệu gia đình trên thế giới, các công ty cho rằng sự hội tụ giữa máy tính cá nhân, máy thu hình (TV set) và Internet đã bắt đầu và điều đó sẽ dẫn đến sự chuyển hóa cực đại về máy tính, đối với ngƣời tiêu dùng, kỷ nguyên mới về số sẽ nâng cao việc xem truyền hình ngang với chất lƣợng chiếu phim, âm thanh ngang với chất lƣợng CD cùng với hàng trăm kênh truyền hình mới và nhiều dịch vụ mới, truyền hình số cho thuê bao xem đƣợc nhiều chƣơng trình truyền hình với chất lƣợng cao nhất. Đối với các nhà phát sóng truyền hình, việc chuyển dịch lên môi trƣờng số sẽ làm giảm việc sử dụng băng tần/kênh, làm tăng khả năng cung cấp các ứng dụng dụng Internet cho thêu bao và mở ra một lĩnh vực mới, các cơ hội mới về thƣơng mại. Nhiều dịch vụ mới trên cơ sở truyền hình số sẽ đƣợc hình thành:  Truy cập Internet tại các tốc độ  Chơi Game trên mạng với nhiều ngƣời  Video theo yêu cầu VOD (video-on-demand)  Cung cấp các dòng video và audio  Dịch vụ thanh toán tiền từ nhà (home banking)  Các dịch vụ thƣơng mại điện tử

11

 Cập nhật phần mềm máy tính  Truyền thanh, truyền hình đa phƣơng tiện (Multimedia)  Đọc báo điện tử Trên năm mƣơi năm qua, truyền hình sử dụng tín hiệu tƣơng tự nhƣ là một phƣơng tiện truyền dẫn phát sóng. Việc chấm dứt truyền hình tƣơng tự và phát triển truyền hình số đòi hỏi phải đầu tƣ mới máy thu hình số, máy phát hình số, các thiết bị sản xuất và hậu kỳ số cho chƣơng trình truyền hình. Điều đó dẫn đến phải sử dụng một mặt bằng chung, mở ra các cơ hội cho thị trƣờng dân dụng. Truyền hình số có tốc độ truyền dữ liệu cao, cho phép cung cấp nội dung đa phƣơng tiện phong phú và ngƣời xem truyền hình có thể lƣớt qua Internet bằng máy thu hình. Nhờ có kỹ thuật nén, có thể phát sóng nhiều chƣơng trình truyền hình trên một kênh sóng (truyền hình tƣơng tự phát sóng 1 chƣơng trình/ 1 kênh sóng). 1.2 Đặc điểm của truyền hình số 1.2.1 Yêu cầu về băng tần Yêu cầu về băng tần là một sự khác nhau rõ nhất giữa tín hiệu số và tín hiệu tƣơng tự, tín hiệu số vốn gắn liền với yêu cầu băng tần rộng lớn. Đối với tín hiệu số tổng hợp yêu cầu tần số lấy mẫu bằng bốn lần tần số sóng mang màu nhƣ đối với hệ thống NTSC là 14,4 MHz nếu thực hiện mã hóa vỡi những mã 8 bit, tốc độ bít sẽ là 115,2 Mbit/s độ rộng băng tần khoảng 58 MHz. Trong khi đó, tín hiệu tƣơng tự cần một băng tần 4,3 MHz. Nếu cố thêm các bit sửa lỗi yêu cầu băng tần sẽ phải tăng lên nữa. tuy nhiên trong thực tế năng tần này không phải chỉ dùng cho tín hiệu hình ảnh ngƣợc lại với dạng số khả năng cho phép giảm độ rộng tần số là rất lớn. Với các kỹ thuật nén băng tần tỷ lệ đạt đƣợc có thể lên tới 100:1 hay hơn nữa. Các tính chất đặc biệt của tín hiệu hình ảnh nhƣ sự lặp lại, khả năng dự báo cũng làm tăng thêm khả năng giảm băng tần tín hiệu. 1.2.2 Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm (S/N) Một trong những ƣu điểm lớn nhất của tín hiệu số là khả năng chống nhiễu trong quá trình xử lý tại các khâu truyền dẫn và ghi. Nhiễu tạp âm trong hệ tƣơng tự có tính chất cộng, tỷ lệ S/N của toàn bộ hệ thống là do tổng cộng các nguồn nhiễu thành phần gây ra. Vì vậy luôn nhỏ hơn tỷ lệ S/N của khâu có tỷ lệ thấp nhất. Nhiễu trong tín hiệu số dƣợc khắc phục nhờ các mạch sửa lỗi. Bằng các mạch này có thể khôi phục lại các

12

dòng bit nhƣ ban đầu. Khi có quá nhiều bít lỗi, sự ảnh hƣởng của nhiễu đƣợc làm giảm bằng cách che lỗi. Tỷ lệ S/N của hệ thống sẽ giảm rất ít hay không thay đổi cho đến khi tỉ lệ lỗi BER quá lớn, làm cho cách mạch sửa lỗi và che lỗi mất tác dụng. Khi đó dòng bit không còn có ý nghĩa tin tức. Trong khi đó đối với các hệ thống tƣơng tự khi có nguồn nhiễu lớn tín hiệu vẫn có thể sử dụng đƣợc. Tính chất này của hệ thống số đặc biệt có ích cho việc sản xuất chƣơng trình truyền hình với các chức năng biên tập phức tạp – cần nhiều lần dọc ghi. Ghi băng bằng tín hiệu số đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong các năm gần đây. Việc truyền tín hiệu nhiều chặng cũng đƣợc thực hiện rất thuận lợi với tín hiệu số mà không làm suy giảm chất lƣợng tín hiệu hình. Tuy nhiên trong truyền hình quảng bá, tín hiệu số gặp phải vấn đề khó khăn khi thực hiện kiểm tra chất lƣợng ở các điểm trên kênh truyền. 1.2.3 Méo phi tuyến Tín hiệu số không bị ảnh hƣởng bởi méo phi tuyến trong quá trình ghi truyền cũng nhƣ đối với tỷ lệ S/N, tích chất này rất quan trongtrong việc ghi đọc chƣơng trình nhiều lần đặc biệt với các hệ thống truyền hình nhạy cảm với các méo phi tuyến khuyếch đại vi sai nhƣ hệ NTSC 1.2.4 Chồng phổ Một tín hiệu số đƣợc lấy theo mẫu cả chiều thẳng đứng và chiều ngang nên có khả năng xảy ra chồng phổ theo cả hai hƣớng. Theo chiều thẳng đứng, chồng phổ trong hệ thống số và tƣơng tự nhƣ nhau. Độ lớn méo chồng phổ thep chiều ngang phụ thuộc và các thành phần tần số vƣợt quá tần số lấy mẫu giới hạn Nyquyist. Để ngăn ngừa hiện tƣợng chồng phổ theo chiều ngang, có thể thực hiện bằng cách sử dụng tần số lấy mẫu lớn hơn hai lần thành phần tần số cao nhất trong hệ thống tƣơng tự. 1.2.5 Xử lý tín hiệu Tín hiệu số có thể đƣợc chuyển đổi và xử lý tốt các chức năng mà hệ thống tƣơng tự không làm đƣợc hoặc gặp nhiều khó khăn. Sau khi biến đổi A/D, tín hiệu còn lại một chiều các số bit “0”, “1” có thể thao tác các công việc phức tạp mà không làm giảm chất lƣợng hình ảnh. Khả năng này đƣợc tăng lên nhờ việc lƣu trữ các bit trong

13

bộ nhớ và có thể đọc ra với tốc độ nhanh. Các công việc tín hiệu số có thể thực hiện đƣợc dễ dàng là: Sửa lỗi gốc thời gian , chuyển đổi tiêu chuẩn, giảm độ rộng băng tần. 1.2.6 Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh Tín hiệu số cho phép các trạm truyền hình đồng kênh thực hiện ở một khoảng cách gần nhau hơn nhiều so với hệ thống tƣơng tự mà không bị nhiễu. Một phần vì tín hiệu số ít chịu ảnh hƣởng của nhiễu đồng kênh, một phần là do khả năng thay thế xung xóa và xung đồng bộ bằng các từ mã – nơi mà hệ thống truyền dẫn tƣơng tự gây ra nhiễu lớn nhất. Việc giảm khoảng cách giữa các trạm đồng kênh kết hợp với việc giảm băng tần tín hiệu, tạo cơ hội cho nhiều trạm phát hình có thể phát các chƣơng trình với độ phân giải cao. 1.2.7 Hiệu ứng Ghosts (bóng ma) Hiệu ứng này xảy ra trong hệ thống tƣơng tự do tín hiệu truyền dẫn đến máy thu theo nhiều đƣờng. Việc tránh nhiễu đồng kênh của hệ thống số cũng làm giảm đi hiện tƣợng này trong truyền hình quảng bá 1.3 Ƣu điểm chính của truyền hình số Truyền hình số có nhiều ƣu điểm so với truyền hình tƣơng tự nhƣ: hình ảnh sạch, rõ nét, âm thanh ngang với âm thanh của CD, tính chống nhiễu cao, in sao nhiều lần vẫn đảm bảo hình ảnh chất lƣợng tốt, thuận lợi cho khâu hậu kỳ, làm kỹ xảo đẹp hơn … Tuy nhiên, truyền hình số kết hợp với kỹ thuật nén số sẽ cho nhiều điểm nổi bật hơn nữa nhƣ tiết kiệm bộ nhớ, tiết kiệm kênh truyền. Một kênh truyền hình có thể truyền trên sau chƣơng trình mà mỗi chƣơng trình kèm theo hai đến bốn đƣờng tiếng. Với các ƣu điểm của mình, hệ thống truyền hình số đã đƣợc thực hiện ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. Đây là một quá trình tất yếu, Truyền hình Việt Nam cũng đang ở giai đoạn chuyển tiếp. Việc nghiên cứu truyền hình số và lựa chọn các tiêu chuẩn cho truyền hình Việt Nam đang đƣợc tiến hành. Hiện nay quá trình số hóa tín hiệu truyền hình ở Việt Nam là sự thay thế dần các công đoạn, trang thiết bị từ tƣơng tự sang số. Đó là quá trình số hóa từng phần. Rồi đây truyền hình số sẽ thay thế hoàn toàn truyền hình tƣơng tự, tạo điều kiện cho ngành công nghiệp này phát triển mạnh mẽ hơn, kết hợp với các mặng truyền thông khác, tạo thành một thế giới thông tin số, phục vụ cho con ngƣời một cách hữu hiệu

14

1.4 Truyền dẫn tín hiệu số 1.4.1 Truyền qua cáp đồng trục: Để truyền tín hiệu video số có thể sử dụng cáp đồng trục cao tần. Để đạt đƣợc chất lƣợng truyền hình cao, cáp có chiều dài 2500km cần đảm bảo mức lỗi trên đoạn trung chuyển 10-11 ÷10-10. Độ rộng kênh dùng cho tín hiệu video bằng khoảng 3/5 tốc độ bit của tín hiệu. Độ rộng kênh phụ thuộc vào phƣơng pháp mã hoá và phƣơng pháp ghép kênh theo thời gian cho các tín hiệu cần truyền và rộng hơn nhiều so với ñộ rộng kênh truyền tín hiệu truyền hình tƣơng tự. 1.4.2 Truyền tín hiệu truyền hình số bằng cáp quang Cáp quang nhiều ƣu điểm trong việc truyền dẫn tín hiệu so với cáp đồng trục nhƣ: + Băng tần rộng cho phép truyền các tín hiệu số có tốc độ cao. + Độ suy hao thấp trên một đơn vị chiều dài + Suy giảm giữa các sợi quang đẫn cao (80dB) Muốn truyền tín hiệu video bằng cáp quang phải sử dụng mã truyền thích hợp. Để phát hiện đƣợc lỗi truyền ngƣời ta sử dụng thêm các bít kiểm tra chẵn. 1.4.3 Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh. Kênh vệ tinh khác với kênh cáp và kênh phát sóng trên mặt đất là có băng tần rộng và sự hạn chế công suất phát. Khuếch đại công suất của các Transponder làm việc gần nhƣ bão hoà trong các điều kiện phi tuyến. Do đó sử dụng điều chế QPSK là tối ƣu. Các hệ thống truyền qua vệ tinh thƣờng công tác ở dải tần số cỡ Ghz. Ví dụ: Băng Ku: Đƣờng lên: 14 ÷ 15GHz Đƣờng xuống: 11,7 ÷ 12,5 GHz 1.4.4 Phát sóng truyền hình số trên mặt đất. Hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất sử dụng phƣơng pháp điều chế COFDM (ghép kênh theo tần số mã trực giao). COFDM là hệ thống có khả năng chống nhiễu cao và có thể khắc phục hiệu ứng bóng ma, cho phép bảo vệ phát sóng số trƣớc ảnh hƣởng của can nhiễu và các kênh lân cận.

15

Hệ thống COFDM hoạt động theo nguyên tắc điều chế dòng dữ liệu bằng nhiều sóng mang trực giao với nhau. Do đó mỗi sóng mang điều chế với một dòng số liệu. Các tín hiệu số liệu đƣợc điều chế M-QAM, có thể dùng 16-QAM hoặc 64QAM. Phổ các sóng mang điều chế có dạng sinx/x trực giao. Có nghĩa các sóng mang kề nhau có giá trị cực đại tại các điểm 0 của sóng mang trƣớc và sau điều chế và giải điều chế các sóng mang thực hiện nhờ bộ biến đổi Fourier nhanh FFT dƣới dạng FFT 2K và FFT 8K. Với loại vi mạch trên có thể thiết kế cho hoạt động của 6785 sóng mang. Các hãng RACE có thiết bị phát sóng truyền hình cho 896 sóng mang, hãng NTL cho 2000 sóng mang. 1.5 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất hiện nay trên thế giới Hiện nay trên thế giới có 3 tiêu chuẩn về truyền hình số: - DVB-T: Châu Âu, Australia, New Zealand,… - ATSC: Hàn Quốc, Đài loan, Canada và Mỹ... - ISDB-T: Nhật bản, Brasil 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. 1.5.1 Chuẩn ATSC 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. 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 bit truyền tải 20Mbps 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 sau:

16

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 Dữ liệu phụ

Âm thanh Surround của hệ thống Dolby AC-3 Cho các dịch vụ mở rộng (ví dụ hƣớng dẫn chƣơng trình, thông tin hệ thống, dữ liệu truyền tải tới computer).

Truyền tải

Dạng đóng gói truyền tải đa chƣơng trình. Thủ tục 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. Nó có giới hạn tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) là 14,9dB và tốc độ dữ liệu bằng 19,3 Mb/s. Dữ liệu đƣợc truyền theo từng khung dữ liệu. Khung dữ liệu bắt đầu bằng đoạn dữ liệu đồng bộ mành đầu tiên và nối tiếp bởi 312 đoạn dữ liệu khác. Sau đó đến đoạn dữ liệu đồng bộ mành thứ 2 và 312 đoạn dữ liệu của mành sau. Mỗi đoạn dữ liệu bao gồm 4 biểu trƣng dành cho đồng bộ đoạn dữ liệu và 828 biểu tƣợng dữ liệu. Một gói truyền tải MPEG-2 chứa 188 bytee dữ liệu và 20 byte tƣơng sy cho 208 buyte. Với tỷ lệ mã hóa 2/3, ở đầu ra của mã sửa sai ta có: 208 x 3/2 = 312 bytes. 312 bytes x 8 bit = 2496 bit. Tóm lại một đoạn dữ liệu chứa 2496 bit.

17

Các biểu trƣng đó sẽ đƣợc điều chế theo phƣơng thức nén sóng mang và hầu hết dải biên dƣới điều biên cụt. Tín hiệu pilot đƣợc sử dụng để phục hồi sóng mang tại đầu thu, đƣợc cộng thêm tại vị trí 350 KHz phía trên giới hạn dƣới dải tần.

Hình 1.1: Khung dữ liệu VBS 1.5.2. Chuẩn ISDB-T Hệ thống chuyên dụng cho phát thanh truyền hình số mặt đất đã đƣợc hiệp hội ARIB đƣa ra và đƣợc hội đồng công nghệ viễn thông của Bộ thông tin bƣu điện (MPT) thông qua nhƣ một bản dự thảo tiêu chuẩn cuối cùng ở Nhật Bản. Bản thông số kỹ thuật ở dƣới mô tả chi tiết hệ thống truyền hình số mặt đất sử dụng mạng đa dịch vụ (ISDB-T). Hệ thống này có thể truyền dẫn các chƣơng trình truyền hình, âm thanh hoặc dữ liệu tổng hợp. ISDB-T sử dụng tiêu chuẩn mã hoá MPEG-2 trong quá trình nén và ghép kênh. Hệ thống sử dụng phƣơng pháp ghép đa tần trực giao OFDM cho phép truyền đa chƣơng trình phức tạp với các điều kiện thu khác nhau, truyền dẫn phân cấp, thu di động v.v... các sóng mang thành phần đƣợc điều chế QPSK, DQPSK, 16QAM hoặc 64QAM. Chuẩn ISDB-T có thể sử dụng cho các kênh truyền có độ rộng 6, 7 hay 8Mhz.

18

Kiểu

Kiểu 1

Số đoạn dữ liệu Ns

Kiểu 2

Kiểu 3

13

Độ rộng băng tần (Mhz)

7.433

7.431

7.426

Khoảng cách sóng mang (Khz)

5.291

2.645

1.322

Số sóng mang

1405

2809

5617

Kiểu điều chế sóng mang

QPSK, 16QAM, 64QAM, DQPSK

Số biểu tƣợng trong một khung

204

Khoảng thời gian tích cực trong một biểu tƣợng

189

378

765

¼

47.25

94.5

189

1/8

23.625

47.25

94.5

1/16

11.8125

23.625

47.25

1/32

5.90625

11.8125

23.625

(µS) Khoảng bảo vệ (µS)

Mã hóa trong

Mã hóa cuộn (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8)

Mã hóa ngoài

Mã Reed Solomon (204, 188)

Bảng 1.2: Các thông số truyền dẫn ISDB-T cho kênh truyền 8 Mhz 1.5.3. Chuẩn DVB DVB (Digital Video Broadcasting) là một tổ chức gồm trên 200 thành viên của hơn 30 nƣớc nhằm phát triển kỹ thuật phát số trong toàn Châu Âu và cho các khu vực khác. Tổ chức DVB phân ra nhiều phân ban, trong đó có các phân ban chính: DVB-S - Phát triển kỹ thuật truyền số qua vệ tinh: Hệ thống DVB -S sử dụng phƣơng pháp điếu chế QPSK (Quadratue Phase - Shift Keying), mỗi sóng mang cho

19

một bộ phát đáp. Tốc độ bit truyền tải tối đa khoảng 38,1Mbps. Bề rộng băng thông mỗi bộ phát đáp từ 36 đến 54 Mhz. DVB-C - Phát triển phát số qua cáp: Sử dụng các kênh cáp có độ rộng băng thông từ 7 đến 8 MHz và phƣơng pháp điều chế 64QAM (64 Quadratue Amplitude Modulation). DVB-C có mức SNR (tỉ số Signal/Noise) cao và điều biến kí sinh (Intermodulation) thấp. Tốc độ bit lớp truyền tải MPEG-2 tối đa là 38,1 Mbps. DVB-T - Phát triển mạng phát hình số mặt đất: Với việc phát minh ra điều chế ghép đa tần trực giao (COFDM) sử dụng cho phát thanh số (DAB) và phát hình số mặt đất (DVB), rất nhiều nƣớc đã sử dụng phƣơng thức này. Tốc độ bit tối đa 27,14 Mbps (ứng với dải thông cao tần 8Mhz). 1.5 Kết luận chƣơng I Trong nhiều năm trở lại đây, truyền hình số đã trở thành đối tƣợng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học và nhiều tổ chức trên thế giới . Cùng với sự tiến bộ vƣợt bậc của công nghệ chế tạo các vi mạch tổ hợp cao, công nghệ cao, tốc độ cao, đáp ứng yêu cầu làm việc với thời gian thực, công nghệ truyền hình đã có những tiến bộ vƣợt bậc. Truyền hình số mặt đất có những ƣu điểm vƣợt trội so với truyền hình tƣơng tự nhƣ sử dụng một máy phát có khả năng truyền tải đƣợc từ 6 đến 8 chƣơng trình đồng thời; với cùng một vùng phủ sóng thì công suất phát yêu cầu của máy phát số sẽ nhỏ hơn từ 5 đến 10 lần so với máy phát tƣơng tự, điều này giúp cho việc tiết kiệm đồng tƣ và chi phí vận hành. Một điều đƣợc quan tâm nữa là chất lƣợng chƣơng trình trung thực, ít bị ảnh hƣởng bởi nhiễu đƣờng truyền , tránh đƣợc hiện tƣợng bóng hình thƣờng gặp ở truyền hình tƣợng tự. Ứng dụng phát hình số ở Việt Nam là nhằm các mục đích: - Tiến kịp các nƣớc tiên tiến và các nƣớc xung quanh trên lĩnh vực thông tin đại chúng nói chung và truyền hình nói riêng. - Phát đồng thời nhiều chƣơng trình truyền hình: Truyền hình Việt Nam lấy nhu cầu xem nhiều chƣơng trình với chất lƣợng đồng đều là mục tiêu số một để tiến tới phát số. Khắc phục đƣợc tình trạng can nhiễu. -

Vùng tần số VHF (174-230Mhz) hiện nay giành cho phát PAL analog đã thực sự

chiếm hết. Nhiều tỉnh và khu vực phát chƣơng trình quốc gia phải phát PAL analog

20

trên kênh UHF. Nhƣng công suất máy phát PAL analog trên kênh UHF phải lớn hơn trên kênh VHF hàng 20 lần, khi phủ sóng cùng một vùng. Hơn nữa sự chèn kênh, nhiễu kênh PAL analog đang xảy ra ở một số vùng. Đồng thời nhu cầu phát nhiều chƣơng trình đang đặt ra khá gay gắt. Nên vấn đề phát số là mục tiêu cấp thiết để giải quyết những yêu cầu trên. -

Sớm lựa chọn vùng tần số cho các mạng phát hình số trên cơ sở cân đối nhu cầu

phát triển của nhiều ngành. Ví dụ xét về tổng thể lợi ích của toàn xã hội, phát hình số mặt ñất có thể chuyển hẳn sang băng UHF để sau này dành băng tần VHF cho các dịch vụ khác. -

Tiết kiệm năng lƣợng ñiện cho toàn bộ máy phát hình, kích thích thị trƣờng tiêu

dùng của ngƣời dân (mua TV số, SETTOP box)...

21

CHƢƠNG II: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU THẾ HỆ THỨ NHẤT (DVB-T) 2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T DVB-T là tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất chính thức đƣợc tổ chức ETSI công nhận (European Telecommunications Standards Institute) vào tháng 2 năm 1997. DVB-T sử dụng kỹ thuật COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing). COFDM là kỹ thuật có nhiều đặc điểm ƣu việt, có khả năng chống lại phản xạ nhiều đƣờng, phù hợp với các vùng dân cƣ có địa hình phức tạp, cho phép thiết lập mạng đơn tần (SFN – Single Frequency Network) và có khả năng thu di động, phù hợp với các chƣơng trình có độ nét cao HDTV. DVB-T là thành viên của một họ các tiêu chuẩn DVB, trong đó bao gồm tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh, mặt đất, cáp. 2.2. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T 2.2.1. Hệ thống phát DVB-T

Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống phát DVB-T

22

Các thành phần tham gia vào quá trình mã hóa kênh bao gồm: - Bộ phân tán năng lƣợng: Trong quá trình này, dòng truyền tải (payload stream) sẽ bị xáo trộn. Quá trình này là cần thiết bởi vì dòng truyền tải có thể chứa các nhóm “0”, “1” mà điều này thƣờng gây bất lợi cho việc khôi phục clock trong máy thu và công suất của máy thu sẽ không phân pohoois theo thời gian. -

Bộ mã hóa ngoài: Sử dụng mã Reed-solomon. Mã này có ƣu điểm đặc biệt trong

các kênh có xác suất lỗi kép cao và trong các ứng dụng sử dụng phƣơng pháp sửa lỗi liên tiếp. - Bộ mã hóa trong: Thực hiện việc mã hóa tích chập tại mức bit và cung cấp các tỉ lệ mã từ 1/2 đến 7/8. - Bộ hoán vị trong: Bộ hoán vị trong có chức năng xáo trộn dữ liệu trong tín hiệu đa sóng mang trong miền tần số. - Bộ hoán vị ngoài: Bộ hoán vị ngoài có chức năng hoán vị byte cho các gói đã đƣợc chống lỗi. Điều này tạo ra một cấu trúc dữ liệu hoán vị. 2.2.2 Hệ thống thu DVB-T Tín hiệu analog đƣợc thu từ anten đƣợc dịch tần xuống, đầu ra bộ dịch tần xuống là tín hiệu trung tần thấp có tần số trung tâm 4,57 Mhz. Tiếp theo dữ liệu số đƣợc đồng bộ tần số, đồng bộ thời gian và loại bỏ khoảng bảo vệ. Sau đó qua khối giải điều chế OFDM, các tín hiệu đƣợc đƣa song song đến bộ đánh giá kênh và cân bằng kênh (Gọi là đồng bộ kênh thích hợp). Kế đó, dữ liệu đi qua khối giải chèn và giải mã ReedSolomon). Sau khi qua khối giải mã MPEG-2 và giải ghép kênh, các dòng dữ liệu đầu ra sau cùng là tín hiệu video, audio và các dữ liệu số.

23

Hình 2.2: Sơ đồ khối máy thu truyền hình số mặt đất Chức năng các khối cơ bản sau: - Khối đồng bộ: Nhiệm vụ đầu tiên của khối đồng bộ là phục hồi thời gian symbol, có nghĩa là tìm ra điểm đầu của mỗi symbol và lấy ra tin tức, tránh đƣợc hiện tƣợng giao thoa giữa các symbol. Nó còn có nhiêm vụ cơ bản là điều chỉnh tần số của bộ dao động tại chỗ trong tuner sao cho tần số trung tâm của trung tần thấp đầu vào bằng giá trị danh định của nó. - Khối đánh giá và sửa lỗi do kênh truyền: Khối này có nhiệm vụ so sánh mỗi tế bào pilots tán xạ thu đƣợc với giá trị truyền đi đã biết để đạt đƣợc đạt đƣợc đáp ứng tuyến tính tức thời của kênh đối với sóng mang tƣơng ứng khoảng thời gian đó. Các tế bào dữ liệu cần sửa nằm giữa các pilot tán xạ,cả về tần số và về thời gian. Thực tế việc chèn thích hợp tƣơng ứng với pilor tán xạ đo đƣợc dùng để sửa mỗi tế bào dữ liệu. Nhƣ vậy, việc đánh giá hàm truyền đạt kênh đƣợc sử dungjddeer bù lại ảnh hƣởng của kênh truyền. - Khối cân bằng kênh và đánh giá kênh: Điều chế COFDM sử dụng chu kỳ symbol dài và loại bỏ một số tốc độ dữ liệu có thể xuất hiện trong khoảng thời gian bảo vệ để hạn chế can nhiễu giữa ác symbol. Các symbol can nhiễm là những symbol giống hệt nhau, mang cùng một giá trị nhƣng bị trễ. Do đó cần phải sử dụng kỹ thuật

24

cân bằng và đánh giá kênh. Phƣơng pháp COFDM với khoảng symbol dài hơn so với thời gian trễ và khoảng bảo vệ thích hợp, chúng ta có thể đánh giá giao thoa giữa các symbol (ISI) và giải quyết can nhiễu giữa các symbol. - Khối giải mã kênh: Tín hiệu sau khi qua khối đánh giá và cân bằng kênh đƣợc đƣa tới khối giải mã kênh. Tai đây chũng đƣợc giải ánh xạ (De-mapping), tức là quá trình lấy các dữ liệu ra. Sau đó dữ liệu đƣơc đƣa tới bộ bộ giải chèn theo tần số ( Frequency De-interleaving) để đƣợc sắp xếp theo đúng tần số. Bằng cách này, các bó lỗi xảy ra khi các sóng mang cạch nhau bị hỏng do phản xạ bị phân tán ra, cho phép bộ giải mã viterbi làm việc tốt hơn. Sau đó tín hiệu đi qua bộ giải mã viterbi và bộ giải chèn theo thời gian để loại bỏ lỗi một song mang COFDM đơn mang theo. Cuối cùng dòng tín hiệu đƣợc đƣa qua bộ giải mã Reed-solomon để loại bỏ nốt cac bit lỗi và đầu ra đƣợc dong truyền TS nhƣ dòng đƣợc truyền đi. Dòng này đƣợc đƣa tới khối tách kênh MPEG và qua khối giải mã video và audio MPEG. Sau đó tín hiệu đƣợc đƣa qua thiết bị cuối tƣơng ứng. 2.3 Điều chế COFDM trong DVB-T Để đáp ứng các yêu cầu cũng nhƣ tính năng của truyền hình số mặt đất, nhóm nghiên cứu của DVB-T đã đƣa ra một phƣơng thức điều chế mới COFDM. Tính ƣu việt cũng nhƣ lý do tại sao dùng phƣơng thức này sẽ đƣợc trình bày trong phần sau, đây là nguyên lý cốt lõi của một hệ thống DVB-T. 2.3.1 Nguyên lý -

COFDM là một phƣơng thức ghép kênh đa sóng mang trực giao trong đó vẫn sử

dụng các hình thức điều chế số cơ sở tại mỗi sóng mang. Tuy nhiên ta có thể gọi là phƣơng thức điều chế COFDM. Phƣơng thức này rất phù hợp cho những yêu cầu của phát hình mặt đất. - COFDM phù hợp với điều kiện truyền sóng nhiều đƣờng, thậm chí cả khi có độ trễ lớn giữa các tín hiệu thu đƣợc. Chính điều này đã dẫn đến khái niệm mạng đơn tần (SFN), nơi có nhiều máy phát cùng gửi tín hiệu giống nhau trên cùng một tần số, mà thực ra đây chính là hiệu ứng "nhiều đƣờng nhân tạo". COFDM cũng giải quyết đƣợc

25

vấn đề nhiễu đồng kênh dải hẹp. Đây là hiện tƣợng thƣờng thấy trong các dịch vụ tƣơng tự do các sóng mang gây ra. - Ý tƣởng đầu tiên của COFDM xuất phát từ khi xem xét sự suy yếu xảy ra trong phát sóng các kênh mặt đất. Đáp ứng của kênh không tƣơng đồng với từng dải tần nhỏ do có nhiều tín hiệu nhận đƣợc (tín hiệu chính + tín hiệu echo), nghĩa là sẽ không còn năng lƣợng đủ để thu hoặc sẽ thu đƣợc nhiều hơn một tín hiệu. Để giải quyết vấn đề này thì cơ chế đầu tiên là phải phân tách luồng dữ liệu để truyền tải trên một số lƣợng lớn các dải tần số nhỏ cách biệt nhau, nghĩa là điều chế dữ liệu lên một số lƣợng lớn sóng mang dựa trên kỹ thuật FDM. Và để có thể xây dựng lại đƣợc những dữ liệu đã mất ở bên thu thì cần mã hóa dữ liệu trƣớc khi phát. Do có một số đặc điểm chủ chốt sau đây đã giúp cho COFDM rất phù hợp cho các kênh mặt đất, đó là:  Các sóng mang trực giao – orthogonality (COFDM)  Chèn thêm các khoảng bảo vệ - guard interval  Sử dụng mã sửa lỗi (COFDM), xen bit – symbol và thông tin trạng thái kênh Phần này chúng ta sẽ cùng giải thích các đặc điểm này cũng nhƣ ý nghĩa của chúng. 2.3.2 Số lượng sóng mang -

Giả thiết rằng chúng ta điều chế các thông tin số cho một sóng mang. Trong mỗi

symbol, chúng ta truyền sóng mang với biên độ và pha xác ñịnh. Biên độ và pha này lựa chọn theo chòm sao điều chế. Mỗi symbol vận chuyển một lƣợng bít thông tin nhất định, lƣợng bit này bằng với loga (cơ số 2) của số trạng thái khác nhau trong chòm sao. - Bây giờ hãy tƣởng tƣợng là có hai đƣờng tín hiệu nhận đƣợc với một độ trễ tƣơng đối giữa chúng. Giả sử ta xem xét symbol thứ n đƣợc phát đi, thì máy thu sẽ cố gắng giải điều chế dữ liệu bằng cách kiểm tra tất cả thông tin nhận đƣợc liên quan đến symbol thứ n kể cả thông tin thu trực tiếp lẫn thông tin thu đƣợc do trễ. -

Khi khoảng trễ lớn hơn một chu kỳ symbol (xem hình 2.2- trái), thì tín hiệu thu

đƣợc từ đƣờng thứ hai sẽ chỉ thuần tuý là nhiễu, vì nó mang thông tin thuộc về các symbol trƣớc đó. Còn nhiễu giữa các symbol (ISI) ngụ ý rằng chỉ có một chút ít tín

26

hiệu trễ ảnh hƣởng vào chu kỳ symbol mong muốn (mức độ chính xác tuỳ thuộc vào chòm sao sử dụng và mức suy hao có thể chấp nhận). - Khi khoảng trễ nhỏ hơn một chu kỳ symbol (hình 2.2) thì chỉ một phần tín hiệu thu đƣợc từ đƣờng thứ hai đƣợc xem nhƣ là nhiễu vì nó mang thông tin của symbol trƣớc đó. Phần còn lại sẽ mang thông tin của chính symbol mong muốn, tuy nhiên sự đóng góp của nó cũng có thể có ích hoặc có thể mang tính tiêu cực đối với thông tin từ đƣờng thu chính thức.

Hình 2.3: Hiện tượng trễ gây xuyên nhiễu giữa các symbol - Điều này cho chúng ta thấy rằng, nếu chúng ta muốn giải quyết với tất cả các mức tín hiệu trễ khác nhau thì tốc độ symbol phải đƣợc giảm xuống sao cho tổng khoảng trễ (giữa tín hiệu thu đƣợc đầu tiên với tín hiệu thu đƣợc cuối cùng) cũng chỉ là một phần khiêm tốn của chu kỳ symbol. Khi đó thông tin mà một sóng mang ñơn vận chuyển sẽ bị giới hạn khi có hiệu ứng nhiều đƣờng. Vậy thì nếu một sóng mang không thể vận chuyển đƣợc tốc độ thông tin theo yêu cầu thì tất nhiên sẽ dẫn đến ý tƣởng chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành rất nhiều dòng song song với tốc độ thấp hơn, mỗi dòng đƣợc vận chuyển bởi một sóng mang, nghĩa là sẽ có rất nhiều sóng mang. Đây chính là một dạng của FDM - bƣớc đầu tiên để tiến tới COFDM. - Mặc dù vậy thì vẫn có thể tồn tại ISI với các symbol trƣớc đó. Để khử hoàn toàn thì phải kéo dài khoảng truyền của một symbol sao cho nó lớn hơn khoảng tổng hợp tín hiệu mà máy thu thu đƣợc. Vậy thì việc chèn thêm khoảng bảo vệ có thể là ý tƣởng tốt (chúng ta sẽ trở lại vấn đề này sau).

27

2.3.3 Đặc tính trực giao và việc sử dụng DFT/FFT a. Trực giao Việc sử dụng một số lƣợng lớn các sóng mang có vẻ nhƣ không có triển vọng lắm trong thực tế: chắc chắn, chúng ta sẽ cần rất nhiều bộ điều chế, giản điều chế kèm theo? Và cũng có vẻ như sẽ cần một dải thông lớn hơn để chức các sóng mang này. Nhƣng thật may cả hai điều lo lắng này đều đƣợc xua tan nếu chúng ta thực hiện một việc đơn giản sau đây: các sóng mang đƣợc đặt đều đặn cách nhau một khoảng fU= 1/TU, với TU là khoảng symbol hữu ích (u: useful) với ñiều kiện là các sóng mang này phải đƣợc đặt trực giao nhau.  Về mặt toán học, việc trực giao sẽ nhƣ sau: sóng mang thứ k đƣợc biểu diễn:  K (t )  e jkU t

Với ωU = 2π/TU, và điều kiện trực giao mà sóng mang phải thỏa mãn là: e TU



 K (t ) L (t )dt  0 , k ≠ L

t

= TU, k =l  Về ý nghĩa vật lý: khi giải ñiều chế tín hiệu cao tần này, bộ giải ñiều chế không nhìn thấy các tín hiệu cao tần kia, kết quả là không bị các tín hiệu cao tần khác gây nhiễu.  Về phƣơng diện phổ: điểm phổ có năng lƣợng cao nhất rơi vào điểm bằng không của sóng mang kia. Hơn nữa chúng ta sẽ không bị lãng phí về mặt phổ. Các sóng mang đƣợc đặt rất gần nhau vì thế tổng cộng dải phổ cũng chỉ nhƣ ở điều chế sóng mang đơn - nếu chúng đƣợc điều chế với tất cả dữ liệu và sử dụng bộ lọc cắt đỉnh lý tƣởng. b. Củng cố tính trực giao bằng khoảng bảo vệ Thực tế, các sóng mang đƣợc điều chế có thể phân tích thành các số phức. Nếu khoảng tổ hợp thu đƣợc trải dài theo 2 symbol thì không chỉ có nhiễu của cùng sóng mang (ISI) mà còn cả nhiễu xuyên sóng mang (ICI). Để tránh điều này chúng ta chèn thêm khoảng bảo vệ để giúp đảm bảo các thông tin tổng hợp là ñến từ cùng một symbol và xuất hiện cố định.

28

Hình 2.4: Chèn thêm khoảng bảo vệ Mỗi khoảng symbol đƣợc kéo dài thêm vì thế nó sẽ vƣợt quá khoảng tổ hợp của máy thu TU. Vì tất cả các sóng mang đều tuần hoàn trong TU nên toàn bộ tín hiệu đƣợc điều chế cũng vậy. Vì thế đoạn thêm vào tại phần đầu của symbol để tạo nên khoảng bảo vệ sẽ giống với đoạn có cùng độ dài tại cuối symbol. Miễn là trễ không vƣợt quá đoạn bảo vệ, tất cả thành phần tín hiệu trong khoảng tổ hợp sẽ đến từ cùng một symbol và tiêu chuẩn trực giao đƣợc thoả mãn. ICI và ISI chỉ xảy ra khi trễ vƣợt quá khoảng bảo vệ. Độ dài khoảng bảo vệ ñƣợc lựa chọn sao cho phù hợp với mức độ hiện tƣợng nhiều đƣờng. DAB sử dụng khoảng bảo vệ xấp xỉ TU / 4; DVB-T có nhiều lựa chọn hơn nhƣng tối đa cũng chỉ là TU/ 4. Còn nhiều thứ nữa có thể gây ra sự suy giảm tính trực giao và do đó sẽ gây ra ICI. Chúng có thể là các lỗi xảy ra trong các bộ tạo dao động nội hoặc trong việc lấy mẫu tần số của máy thu hay các tín hiệu tạp pha (phase-noise) trong các bộ tạo dao ñộng nội. Tuy nhiên trong thực tế, những ảnh hƣởng này có thể đƣợc giữ ở mức giới hạn có thể chấp nhận đƣợc. c. Sử dụng FFT Chúng ta ñã tránh ñƣợc hàng ngàn bộ lọc, nhờ tính trực giao, vậy thì việc thực hiện giải điều chế các sóng mang, các bộ ghép kênh và các bộ tổ hợp thì sao? Thực tế, chúng ta làm việc với tín hiệu thu đƣợc dƣới dạng lấy mẫu (theo định lý Nyquyst). Quá trình tổ hợp trở thành quá trình tổng kết, và toàn bộ quá trình giải điều

29

chế dựa trên dạng biến đổi Furier rời rạc (DFT). Rất may là việc thực hiện biến đổi Furier nhanh đã có rồi(các mạch tổ hợp đã sẵn có), vì vậy chúng ta có thể xây dựng thiết bị COFDM phòng thí nghiệm rất dễ dàng. Các phiên bản chung của FFT đều hoạt động trên cơ sở các mẫu thời gian 2M (tƣơng ứng với các mẫu đƣợc lấy trong khoảng tổ hợp) và vận chuyển cùng số lƣợng các hệ số tần (frequency coefficient). Các hệ số này tƣơng ứng với dữ liệu ñƣợc giải điều chế từ nhiều sóng mang. Thực tế vì chúng ta lấy mẫu trên cơ sở giới hạn Nyquyst, nên không phải tất cả các hệ số đƣợc lấy đều tƣơng ứng với các sóng mang tích cực mà chúng ta đã sử dụng. d. Lựa chọn điều chế cơ sở Tại mỗi symbol, mỗi sóng mang sẽ đƣợc điều chế bởi một số phức lấy từ tập chòm sao. Nếu càng có nhiều trạng thái trong chòm sao thì mỗi sóng mang càng vận chuyển đƣợc nhiều bit trong một symbol, tuy nhiên khi đó các điểm trong chòm sao cũng càng gần nhau hơn, trong khi công suất phát thì cố định nên sẽ giảm khả năng chống lỗi. Do vậy cần có sự cân đối giữa tốc ñộ và mức độ lỗi. Tại máy thu, giá trị giải điều chế tƣơng ứng (hệ số tần lấy từ FFT máy thu) đƣợc nhân với một số phức tuỳ ý (đáp ứng kênh tại tần số sóng mang). Chòm sao sẽ đƣợc quay luân phiên và thay đổi về kích cỡ. Vậy thì làm thế nào chúng ta xác định đƣợc điểm trong chòm sao mà chúng ta gửi đi? Cách đơn giản là giải điều chế vi sai (differential demodulation), kiểu nhƣ DQPSK trong DAB. Thông tin đƣợc mang đi chính là sự thay đổi về pha của symbol này so với symbol tiếp theo. Miễn là kênh thay đổi đủ chậm thì sẽ không có vấn đề gì với đáp ứng kênh của nó. Sử dụng quá trình giải điều chế vi sai (khác với giải điều chế kết hợp - coherent demodulation) sẽ gây ra suy giảm về chỉ tiêu của nhiễu tạp âm nhiệt (thermal noise) - tuy nhiên DAB không cần là hệ thống chống lỗi mạnh. Khi đòi hỏi tốc độ lớn hơn (nhƣ ở trong DVB-T), sẽ rất có lợi nếu sử dụng giải điều chế kết hợp . Ở phƣơng pháp này, đáp ứng kênh sẽ đƣợc xác định và chòm sao nhận đƣợc đƣợc cân bằng chính xác rồi mới xác định xem điểm nào trên chòm sao đƣợc phát đi (nghĩa là xác định đƣợc bit nào đã truyền đi). Để làm đƣợc điều này ở DVB-T thì một số pilot phân tán phải đƣợc phát kèm theo (gọi là scattered pilots). Sau đó phép nội suy sẽ

30

đƣợc thực hiện, sử dụng bộ lọc một chiều hoặc hai chiều để cân bằng tất cả chòm sao mang dữ liệu. 2.3.4 Tổ chức kênh trong OFDM a. Phân chia kênh COFDM đã thực hiện việc phân chia kênh truyền dẫn cả trong miền thời gian và miền tần số, tổ chức kênh RF thành tập các "dải tần phụ" hẹp và tập các "đoạn thời gian" liên tiếp nhau. Xem trên hình 2.5 sau đây:

Hình 2.5: Phân chia kênh

31

Hình 2.6: Ví dụ về đáp ứng kênh thay đổi theo thời gian với hai đường trễ b. Chèn các sóng mang phụ Trong mỗi đoạn thời gian, gọi là mỗi symbol OFDM, mỗi dải tần phụ đƣợc trang bị một sóng mang phụ. Để tránh nhiễu giữa các sóng mang, chúng đƣợc bố trí vuông góc với nhau, nghĩa là khoảng cách giữa các sóng mang đƣợc đặt bằng với nghịch đảo của một chu kỳ symbol.

Hình 2.7: Chèn các sóng mang phụ c. Chèn khoảng bảo vệ Do các "echo" đƣợc tạo ra bởi các bản sao của tín hiệu gốc khi bị trễ, nên tại phần cuối của mỗi symbol OFDM sẽ có nhiễu liên symbol với phần đầu của symbol

32

tiếp theo. Để tránh điều này, một khoảng bảo vệ đƣợc chèn vào mỗi symbol nhƣ ta thấy hình 2.8 sau:

Hình 2.8: Chèn khoảng bảo vệ Trong khoảng bảo vệ này, mà thực ra tƣơng ứng với một nhiễu giao thoa giữa các symbol, các máy thu sẽ bỏ qua tín hiệu thu đƣợc.

Hình 2.9: Dạng tín hiệu minh họa khi có khoảng bảo vệ d. Đồng bộ kênh Để giải điều chế tín hiệu một cách chính xác, các máy thu phải lấy mẫu chính xác tín hiệu trong suốt khoảng hữu ích của symbol OFDM (bỏ qua khoảng bảo vệ). Do đó, một cửa sổ thời gian sẽ đƣợc ấn định chính xác tại khoảng thời gian mỗi chu kỳ

33

symbol diễn ra. Hệ thống DVB-T sử dụng các sóng mang "pilot", trải đều đặn trong kênh truyền dẫn, đóng vai trò làm các điểm đánh dấu đồngbộ, nhƣ trên hình 2.10:

Hình 2.10: Các sóng mang đồng bộ Các tính năng khác nhau này (phân chia kênh, mã hoá dữ liệu, chèn khoảng bảo vệ và các sóng mang đồng bộ) đã tạo ra các đặc tính cơ sở của phƣơng thức điều chế COFDM. Thật không may, tất cả tính năng này lại làm giảm tốc độ hữu ích của tải thông tin. Tuy nhiên, ta cũng có thể cân bằng giữa khả năng chống lỗi với dung lƣợng kênh. Và để giúp các nhà phát hình có thể thoải mái sử dụng các hệ thống truyền dẫn của mình trong từng ñiều kiện cụ thể, DVB-T ñã ñƣa ra nhiều tham số có thể lựa chọn nhƣ: kích cỡ FFT (2K, 8K), tỷ lệ mã hóa (1/2, 2/3, 3/4...), và khoảng bảo vệ (1/4 TS, 1/8 TS, 1/16 TS...). 2.3.5. Phương thức mang dữ liệu trong COFDM COFDM cho phép trải dữ liệu để truyền đi trên cả miền thời gian và miền tần số, sau khi sử dụng mã hóa vòng để bảo vệ dữ liệu. Do có hiện tƣợng fading tần số giữa các dải tần cận kề, nên COFDM có sử dụng xen tần số, nghĩa là các bit dữ liệu liên tiếp nhau sẽ đƣợc trải ra trên các songa mang cách biệt nhau.

34

Hình 2.11: Thực hiện mapping dữ liệu lên các symbol Trong DVB-T việc mapping dữ liệu lên các symbol OFDM thực ra là diều chế từng sóng mang riêng rẽ, và có thể theo một trong ba chòm sao tọa độ phức 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM, nhƣ sau:

Hình 2.12: Chòm sao cơ sở của DVB-T Tuỳ theo dạng điều chế đƣợc lựa chọn, tại một chu kỳ symbol cho mỗi sóng mang sẽ có 2 bit (4QAM), 4 bit (16QAM) hay 6 bit (64QAM) đƣợc truyền đi. Mỗi dạng điều chế có một khả năng chống lỗi khác nhau. Thƣờng thì 4QAM có khoảng dung sai chịu nhiễu lớn gấp 4 đến 5 lần so với 64QAM.

35

2.6 Kết luận chƣơng II Từ những phân tích trên ta có thể thấy đƣợc những ƣu, nhƣợc điểm khi sử dụng kỹ thuật điều chế DVB-T: - Ƣu điểm: • Đáp ứng đƣợc nhu cầu truyền thông tốc độ cao (nhất là với công nghệ truyền hình khi ghép nhiều kênh chƣơng trình) với khả năng kháng nhiễu tốt trên kênh pha đinh chọn lọc tần số. • Tính phân tập tần số cao do thông tin đƣợc trải ra trên nhiều sóng mang con khác nhau, tạo nên khả năng chống đƣợc các ảnh hƣởng của kênh pha đinh chọn lọc tần số. • Hiệu quả sử dụng phổ cao do OFDM sử dụng nhiều sóng mang con sóng mang này trực giao nghĩa là các sóng mang con có một phần chồng lên nhau trong miền tần số mà vẫn đảm bảo chống ISI tại đầu thu. • Rất đơn giản và hiệu quả trong triển khai hệ thống. - Nhƣợc điểm: • Tỷ số công suất cực đại trên công suất trung bình cao do tín hiệu OFDM là tổng của nhiều thành phần tín hiệu nên biên độ của nó có đỉnh cao dẫn đến tỷ số PAPR là cao. • Quá trình đồng bộ gặp nhiều khó khăn hơn so với hệ thống thông thƣờng vì hệ thống khá nhạy với nhiễu tạp âm, lỗi dịch tần số sóng mang, lỗi định thời tần số lấy mẫu... Với những ƣu điểm trên cộng với tính tiện ích khi xét đến yếu tố trao đổi chƣơng trình, với số lƣợng lớn các quốc gia lấy chuẩn DVB làm tiêu chuẩn. Đài truyền hình Việt Nam đã quyết định lựa chọn DVB làm chuẩn, ngày 26/3/2001 Đài Truyền Hình Việt Nam đã quyết định chọn hệ DVB-T cho phát số mặt đất và sau khoảng 5 năm thử nghiệm đã cho kết luận về tính đúng đắn của phƣơng án đã lựa chọn. Hiện nay số hóa tín hiệu truyền hình ở Việt Nam là sự thay thế dần các công đoạn, trang thiết bị từ tƣơng tự xang số. Đó là quá trình số hóa từng phần. Rồi đây truyền hình số sẽ thay thế

36

hoàn toàn truyền hình tƣơng tự tạo điều kiện cho nghành côg nghiệp truyền hình phát triển mạnh mẽ hơn kết hợp với các mạng truyền thông khác tạo thành một thế giới thông tin số phục vụ cho con ngƣời một cách hữu hiệu.

37

CHƢƠNG III: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU THẾ HỆ THỨ 2 (DVB-T2) 3.1. Giới thiệu Truyền hình kỹ thuật số ra đời và nhanh chóng khẳng định đƣợc vị thế của nó trên thị trƣờng. Chính vì những ƣu điểm nổi trội của truyền hình số mà hầu hết các nƣớc phát triển trên thế giới đều đã đƣa ra lộ trình phát triển truyền hình số và ngƣng phát sóng truyền hình tƣơng tự: Anh (2012) , Mỹ (17/02/2009), Nhật (24/07/2011) Đức (2008), Pháp (30/11/2011) và rất nhiều quốc gia khác sẽ ngừng hoàn toàn việc phát sóng mặt đất tƣơng tự. Hiện nay, ở một số nƣớc khác nhau có lựa chọn cho mình những tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất khác nhau nhƣng DVBT vẫn là tiêu chuẩn đƣợc nhiều nƣớc lựa chọn nhất. Việt Nam cũng đã có quyết ñịnh chính thức lựa chọn DVB-T là tiêu chuẩn phát sóng số mặt đất của mình. Với xu thế hội tụ trong lĩnh vực Media, đồng thời với sự phát triển mạnh mẽ của truyền hình độ phân giải cao HDTV, tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T nhanh chóng cần bố sung thêm các tính năng khác để hỗ trợ cả về mặt kỹ thuật lẫn mặt thƣơng mại. Rất nhiều yêu cầu mới về dịch vụ đƣợc đƣa ra và chúng là tiền đề để xây dựng một thế hệ thứ hai cho DVB-T. Chuẩn DVB-T là chuẩn phát sóng truyền hình số mặt đất đã đƣợc triển khai thành công, đƣợc nhiều nƣớc chấp nhận. Ngay từ khi công bố lần đầu năm 1995, chuẩn này đã đƣợc sự ủng hộ của trên 50% các quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên, từ sau sự ra đời của chuẩn DVB-T thì các nghiên cứu về kỹ thuật truyền dẫn vẫn tiếp tục đƣợc triển khai và các tùy chọn về điều chế, về kháng lỗi đƣờng truyền vẫn tiếp tục đƣợc phát triển. Mặt khác, nhu cầu về phổ tần cũng gia tăng và với áp lực về phổ tần dùng cho các dịch vụ phi quảng bá (cũng cùng chia xẻ vùng băng tần của các dịch vụ quảng bá) càng khiến cho việc gia tăng hiệu quả của phổ tầng lên mức tối đa càng cấp thiết. Từ đó, nhóm DVB Project đã phát triển chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2 là DVB-T2. Tiêu chuẩn này đƣợc xuất bản lần ñầu tiên vào 6/2008 và đƣợc ETSI (European Telecommunication Standardisations Institute) chuẩn hóa từ tháng 9/2009. Việc triển khai và phát triển sản phẩm cho chuẩn mới này cũng đã bắt đầu.

38

Khả năng gia tăng dung lƣợng trong một multiplex truyền hình số mặt đất là một trong những ƣu điểm chính của chuẩn DVB-T2. So sánh với chuẩn truyền hình số hiện nay là DVB-T thì chuẩn thế hệ thứ hai DVB-T2 cung cấp sự gia tăng dung lƣợng tối thiểu 30% trong cùng ñiều kiện thu sóng và dùng các anten thu hiện có. Tuy nhiên, một số thử nghiệm sơ bộ cho rằng dung lƣợng trong thực tế có thể gia tăng ñến gần 50%. Điều này càng thuận lợi cho việc triển khai các dịch vụ quảng bá mới đòi hỏi nhiều dung lƣợng hơn. 3.2. Những yêu cầu cơ bản đối với chuẩn DVB-T2 - DVB-T2 phải tuân thủ tiêu chí đầu tiên có tính nguyên tắc là tính tƣơng quan giữa các chuẩn trong họ DVB. Điều đó có nghĩa là sự chuyển đổi giữa các tiêu chuẩn DVB phải thuận tiện ca nhất đến mức có thể, ví dụ giữa DVB-S2 (tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2 vẫn lấy) và DVB-T2. - DVB-T2 phải kế thừa những giải pháp đã tồn tại trong các tiêu chuẩn DVB khác. DVB-T2 phải chấp nhận 2 giải pháp kỹ thuật có tính then chốt của DVB-S2, cụ thể: + Cấu trúc phân cấp trong DVB-S2, đóng gói dữ liệu trong khung BB (Base Band Frame). + Sử dụng mã sửa sai LDPC (Low Density Parity Check). - Mục tiêu chủ yếu của DVB-T2 là dành cho các đầu thu cố định và di chuyển đƣợc, do vậy, DVB-T2 phải cho phép sử dụng đƣợc các anten thu hiện đang tồn tại ở mỗi gia đình và sử dụng lại các cơ sở anten phát hiện có. - Trong cùng một điều kiện truyền sóng, DVB-T2 phải đạt đƣợc dung lƣợng cao hơn thế hệ đầu (DVB-T) ít nhất 30%. - DVB-T2 phải đạt đƣợc hiệu quả cao hơn DVB-T trong mạng đơn tần SFN (Single Frequency Network).

39

3.3. Tiêu chuẩn DVB-T2 3.3.1. Mô hình cấu trúc DVB-T2 Hệ thống DVB-T2 đƣợc chia thành 3 khối chính ở phía phát (SS1, SS2, SS3) và 2 khối chính ở phía thu (SS4, SS5) nhƣ trình bày trong hình 3.1

Hình 3.1: Mô hình cấu trúc DVB-T2 a.

SS1: Mã hóa và ghép kênh Khối SS1 có chức năng mã hoá tín hiệu video/audio cùng các tín hiệu phụ trợ

kèm theo nhƣ PSI/SI hoặc tín hiệu báo hiệu lớp 2 (L2 Signalling) với công cụ điều khiển chung nhằm đảm bảo tốc độ bit không đổi đối với tất cả các dòng bit. Khối này có chức năng hoàn toàn giống nhau đối với tất cả các tiêu chuẩn của DVB. Đầu ra của khối là dòng truyền tải MPEG-2TS (MPEG-2Transport Stream). b.

SS2: Basic T2 – Gateeway Đầu vào của SS1 đƣợc định nghĩa trong [1], đầu ra là dòng T2 - MI. Mỗi gói T2-

MI bao gồm Baseband Frame, IQ Vector hoặc thông tin báo hiệu (LI hoặc SFN). Dòng T2-MI chứa mọi thông tin liên quan đến T2-FRAME. Mỗi dòng T2-MI có thể đƣợc cung cấp cho một hoặc một vài bộ điều chế trong hệ thống DVB-T2. Dạng thức giao diện của T2-MI đƣợc định nghĩa trong[2]. c.

SS3: Bộ điều chế DVB-T2 (DVB-T2 Modulator) Bộ điều chế DVB-T2 sử dụng Baseband Frame và T2- Frame mang trong dòng

T2-MI đầu vào để tạo ra DVB-T2 Frame.

40

d.

SS4: Giải điều chế DVB-T2 (DVB-T2 Demodulator) Bộ giải điều chế SS4 nhận tín hiệu cao tần (RF Signal) từ một hoặc nhiều máy

phát (SFN Network) và cho một dòng truyền tải (MPEG-TS) duy nhất tại đầu ra. e.

SS5: Giải mã dòng truyền tải (Stream Decoder) Bộ giải mã SS5 nhận dòng truyền tải (MPEG-TS) tại đầu vào và cho tín hiệu

video/audio tại đầu ra. 3.3.2. Lớp vật lý DVB-T2

Hình 3.2: Lớp vật lý Mô hình lớp vật lý của DVB-T2 đƣợc trình bày trong hình 3.2. Đầu vào hệ thống có thể bao gồm một hoặc nhiều dòng truyền tải MPEG-TS hoặc dòng GS (Generic Stream). Đầu vào của lớp vật lý là tín hiệu cao tần RF. Tín hiệu đầu ra cũng có thể đƣợc chia thành hai đƣờng để cung cấp cho anten thứ 2, thƣờng là 1 máy phát khác. Việc xử lý dòng dữ liệu vào và FEC phải đƣợc lựa chọn sao cho có khả năng tƣơng thích với cơ chế sử dụng trong DVB-S2. Điều đó có nghĩa, DVB-T2 phải có cùng cấu trúc baseband-frame, baseband-header, gói “0” (Null packet) LDPC/BCH FEC và đồng bộ dòng dữ liệu nhƣ DVB-S2. Các thông số COFDM của DVB-T cũng đƣợc mở rộng so với DVB-T, trong đó bao gồm: - FFT: 1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K - Khoảng bảo vệ: 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, # - Pilot phân tán : 8 biến thể khác nhau phù hợp vớicác khoảng bảo vệ khác nhau - Pilot liên tục: tƣơng tự nhƣ DVB-T, tuy nhiên tối ƣu hơn - Tráo: bao gồm tráo bit, tráo tế bào, tráo thời gian và tráo tần số Việc có một khoảng lựa chọn rộng hơn các thông số COFDM cùng với mã sửa sai mạnh hơn, cho phép DVB-T2 ñạt ñƣợc dung lƣợng cao hơn DVB-T gần 50% ñối với mạng MFN và thậm chí còn lớn hơn ñối với mạng SFN.

41

DVB-T2 còn có một số tính chất mới góp phần cải thiện chất lƣợng hệ thống. - Cấu trúc khung (Frame Structure), trong đó có chứa symbol nhận diện đặc biệt đƣợc sử dụng để quét kênh (channel scanning) và nhận biết tín hiệu nhanh hơn. - Chòm sao xoay, nhằm tạo nên tính đa dạng trong điều chế tín hiệu, hỗ trợ việc thu tín hiệu có tỷ lệ mã sửa sai lớn. - Các giải pháp kỹ thuật đặc biệt nhằm giảm tỷ số giữa mức đỉnh và mức trung bình của tín hiệu phát. - Tuỳ chọn đối với khả năng mở rộng khung dữ liệu trong tƣơng lai. 3.4. Kết luận chƣơng III Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2 (DVB-T2) đƣợc công bố tháng 22009 (sau DVB-S2 và DVB-C2 cho truyền hình số trên vệ tinh và truyền hình cáp). DVB-T2 sử dụng nhiều giải pháp kỹ thuật mới nhƣ: ống vật lý, băng tần phụ, các mode sóng mang mở rộng, MISO dựa trên Alamouti, symbol khởi ñầu (P1,P2), mẫu hình tín hiệu Pilot, chòm sao xoay,… mục đích là làm tăng độ tin cậy của kênh truyền và tăng dung lƣợng bit. Trên thực tế, DVB-T2 có khả năng truyền tải dung lƣợng bit lớn hơn DVB-T gần 50% ñối với mạng đa tần (MFN) và thậm chí cao hơn đối với mạng đơn tần (SFN). DVB-T2 là hệ thống truyền hình số mặt đất lý tƣởng cho truyền hình có độ phân giải cao HDTV (High Defination Televition). Sự sẵn sàng của chuẩn DVB-T2 mang đến các cơ hội mới cho môi trƣờng truyền hình mặt đất. Các nhà quảng bá và nhà cung cấp dịch vụ khác có thể quan tâm hỗ trợ các dịch vụ mới trên DTT mà trƣớc đó khó triển khai do hạn chế về dung lƣợng băng thông trong các băng tần VHF và UHF. Việc phát triển chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai đã đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tế. Đó là sự gia tăng dung lƣợng băng thông giúp cung cấp cho ngƣời xem các dịch vụ truyền hình mới. Trong nhiều quốc gia, chuẩn DVB-T2 hỗ trợ cơ hội cho các nhà quảng bá triển khai một chuỗi các dịch vụ HDTV trên môi trƣờng DTT. Chuẩn DVB-T2 cũng có khả năng hỗ trợ các dịch vụ có thể trong tƣơng lai. Các dịch vụ thế hệ kế tiếp nhƣ 3D TV có thể hƣởng lợi từ việc gia tăng dung lƣợng sẵn có của DVB-T2. Theo sau sự kết thúc chuyển đổi tƣơng tự, ngƣời ta hy vọng rằng các quốc gia sẽ bắt đầu triển khai các dịch vụ dùng chuẩn DVB-T2. Trong một số quốc gia, chuẩn mới

42

này sẽ dùng để hỗ trợ các dịch vụ HDTV (cả miễn phí và trả tiền) và cũng dùng để cải tiến hay thay thế các dịch vụ truyền hình có độ phân giải chuẩn hiện nay. Tuy nhiên, việc thay thế chuẩn DVB-T bởi DVB-T2 cũng cần có một khoảng thời gian “quá độ” trong quá trình chuyển đổi. Ngƣời ta cũng cho rằng chuẩn DVB-T và DVB-T2 sẽ cùng tồn tại trong nhiều năm, mỗi chuẩn hỗ trợ ngƣời xem các loại dịch vụ khác nhau. Nhìn chung, DVB-T2 sẽ đem đến nhiều cơ hội triển khai các dịch vụ mới. Với việc gia tăng dung lƣợng lên mức giới hạn vật lý có thể, chuẩn DVB-T2 sẽ rất thích hợp với nhiều dịch vụ trong tƣơng lai. Mặt khác, các thiết bị cần cho chuẩn này hiện vẫn chƣa „trƣởng thành‟ nên khả năng ứng dụng rộng của DVB-T2 sẽ chỉ đƣợc quan tâm nhiều trong vài năm tới.

43

CHƢƠNG IV: QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI TỪ DVB-T SANG DVB-T2 Ở CHÂU ÂU VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ KHI TRIỂN KHAI DVB-T2 TẠI VIỆT NAM. 4.1. Sự ra đời tất yếu của tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVBT2. 4.1.1. Các yêu cầu về thương mại đòi hỏi cho ra đời một thế hệ thứ hai cho tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số DVB-T. DVB-T đã khẳng định vị thế đứng đầu cho truyền hình quảng bá kỹ thuật số. Từ khi ra đời, DVB-T đã luôn luôn phát triển và hoàn thiện hơn trong cả công nghệ mã hóa lẫn tính kinh tế của dây chuyền truyền dẫn. Đến nay đã có một số phƣơng pháp mới trong việc mã hóa và bảo vệ sai số cho dòng truyền tải, giá trị thƣơng mại của truyền hình số ngày càng tăng trƣởng, chi phí và tính khả thi cho cả các công nghệ phức tạp ở mức chấp nhận đƣợc đối với một đầu thu cho phép cân đối độ phức tạp của đầu thu với hiệu quả của băng thông. Chúng ta có thể thấy trƣớc rằng, sự hội tụ giữa truyền hình truyền thống với các dịch vụ truyền thông khác nhƣ thông tin di động và các dịch vụ băng thông rộng khác. Tất cả các xu thế này đều đƣợc tích hợp với nhau trong truyền hình độ phân giải cao HDTV và do vậy đòi hỏi sự ra đời của một tiêu chuẩn truyền hình thế hệ hai cho DVB-T.Vấn đề đặt ra là liệu các ứng dụng TV trong tƣơng lai có yêu cầu khả năng xem cùng một tín hiệu trên những thiết bị thu có độ phân giải khác nhau (chẳng hạn thu di động và thu cố định) hoặc là sử dụng cùng một hệ thống phân phối của cùng một dịch vụ trên các định dạng khác nhau để thích hợp với các đầu thu và ngƣời sử dụng. Tiêu chuẩn DVB-T mới cần phải hỗ trợ cho cả hai viễn cảnh này.Việc ngƣng phát sóng truyền hình tƣơng tự sẽ cho ra đời các ứng dụng và các dịch vụ mới. Thời kỳ chuyển đổi này sẽ tạo ra một cơ hội giới thiệu các công nghệ mới và yêu cầu DVB-T2 trong một khoảng thời gian ngắn phải đƣa ra đƣợc những quyết ñịnh sử dụngtần số tuân thủ hiệp định Geneva 2006 sau khi ngƣng phát sóng truyền hình tƣơng tự. Một điều quan trọng nữa cần thỏa mãn là để sẵn sàng cho việc ngƣng hoàn toàn phát sóng tƣơng tự, tiêu chuẩn DVB-T2 phải tạo ra những lợi ích rõ rệt trên nền tảng sẵn có của DVB-T.

44

4.1.2. Mối quan hệ với tiêu chuẩn số mặt đất DVB-T hiện tại. Nhân tố chính tạo nên thành công của DVB-T hiện tại là sự tiện dụng cho ngƣời sử dụng khi họ chuyển đổi từ chỗ tiếp nhận các tín hiệu tƣơng tự sang tiếp nhận tín hiệu DVB-T. Phần đông ngƣời sử dụng có thể lắp đặt dễ dàng đầu thu DVB-T mà không cần phải nâng cấp anten thu hay cáp. Do vậy, một nguyên tắc mấu chốt mà DVB-T2 cần phải thỏa mãn là khi chuyển đổi từ DVB-T sang DVBT2 là ngƣời sử dụng không cần một thay đổi gì mà có thể sử dụng hạ tầng có sẵn từ truyền hình tƣơng tự và DVB-T. Điều này đã đƣợc khẳng định sau khi có những phản hồi từ các nhà truyền thông lớn ở Châu Âu. Những đòi hỏi về sự tƣơng thích có thể làm ảnh hƣởng đến việc thực hiện các tính năng mới, hiện đại. Tuy nhiên, với những bƣớc tiến vƣợt bậc của công nghệ, các tính năng mới này sẽ đƣợc thực hiện trong các bƣớc tiếp theo của DVB-T. 4.1.3. Mục đích của các yêu cầu thương mại Mục tiêu ban đầu của sáng kiến là đƣa ra các dịch vụ mới cho truyền hình mặt đất độ phân giải cao HDTV tuân thủ hiệp ƣớc GA06 sau khi ngƣng phát sóng tƣơng tự. Tuy nhiên, do hệ thống DVB-T không giới hạn chỉ ở thu cố định mà còn cho cả thu xách tay và thậm chí cho cả thu di động nên tiêu chuẩn DVB-T2 sẽ để cho các nhà truyền thông hay những ngƣời vận hành mạng truyền dẫn tự quyết định lựa chọn mở rộng hệ thống cho phù hợp với các điều kiện thu cố ñịnh, xách tay hay thu di ñộng. Từ đó sẽ có những thiết kế hệ thống tƣơng ứng. Điều này đòi hỏi một tiến bộ rõ rệt về mặt hệ thống trên cơ sở hệ thống DVB-T hiện có để đáp ứng những đòi hỏi về tăng dung lƣợng truyền. Chúng ta có thể nhận thấy rõ ràng về những tiến bộ của các ứng dụng mã nguồn dựa trên cơ sở MPEG-4 AVC và kỹ thuật ghép kênh cũng đang dần có những cải tiến, tuy vậy không hy vọng sẽ có những bƣớc nhảy vọt trong một tƣơng lai gần. Do vậy, những đòi hỏi thƣơng mại tập trung vào các lớp vật lý và các lớp truyền tải của hệ thống với mục tiêu là DVB-T2 sẽ cung cấp một sự gia tăng đáng kể về dung lƣợng truyền dẫn so với tiêu chuẩn DVB-T hiện thời.

45

4.2. Quá trình chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2. Một số vấn đề cần xem xét khi triển khai DVB-T2 4.2.1. Các yêu cầu của chuẩn DVB-T2 Từ khả năng gia tăng dung lƣợng theo đặc tính kỹ thuật của DVB-T2, môi trƣờng truyền dẫn DTT có thể gia tăng thêm các dịch vụ hỗ trợ và tăng tính cạnh tranh so với các môi trƣờng truyền dẫn khác. Nhờ đó, tại nhiều quốc gia môi trƣờng DTT sẽ cung cấp dung lƣợng đủ để triển các dịch vụ mới. Với các quốc gia đã thông báo kế hoạch dùng chuẩn DVB-T2, dịch vụ HDTV sẽ là dịch vụ đƣợc nhắm đến triển khai đầu tiên. Có thể thấy, cơ hội để cung cấp đƣợc nhiều các chƣơng trình truyền trình HD trên môi trƣờng mặt đất (với số lƣợng các dịch vụ HD là đáng kể) chỉ có thể đạt đƣợc tốt nhất khi dùng DVB-T2. Tuy nhiên, với một số quốc gia (nhƣ : Pháp, Ý) phổ tần vẫn còn đủ để triển khai các dịch vụ HD chỉ cần dùng chuẩn DVB-T kết hợp với kỹ thuật nén MPEG-4 AVC. Có thể thấy, các dịch vụ mới trong môi trƣờng mặt ñất dễ chiếm thị trƣờng nhất vì khả năng triển khai nhanh và phục vụ ñƣợc số lƣợng ngƣời xem. Tùy theo mô hình kinh doanh, việc hỗ trợ các dịch vụ miễn phí hoặc trả tiền trên DTT có thể ñƣợc xem xét cung cấp. a. Với các dịch vụ miễn phí Việc triển khai các dịch vụ miễn phí là phƣơng án giúp gia tăng nhanh sự thu hút khán giả cho môi trƣờng mặt đất. Điều này càng có ý nghĩa khi ngƣời xem đã sẵn sàng trả tiền mua thiết bị để truy cập các dịch vụ mới, đặc biệt trong các quốc gia nơi việc hỗ trợ các dịch vụ số miễn phí đã đƣợc cung cấp nhiều hơn đáng kể so với các dịch vụ trên môi trƣờng tƣơng tự. Ngƣời ta kỳ vọng với việc cung cấp các dịch vụ miễn phí cho ngƣời xem thì sức thu hút của môi trƣờng DTT sẽ càng cạnh tranh hơn. Ở các quốc gia có sẵn nhiều dịch vụ miễn phí, việc sử dụng quảng cáo để hỗ trợ thông tin cho thị trƣờng khi cung cấp thêm nhiều dịch vụ có thể không khả thi. Giải pháp khả thi hơn là chuyển đổi các dịch vụ hiện có từ độ phân giải chuẩn sang độ phân giải cao. Khi các dịch vụ HD gia tăng, việc xem các chƣơng trình có độ phân giải chuẩn trên màn hình HD của ngƣời xem sẽ dần dần bị chối bỏ. Tuy nhiên, việc hỗ trợ miễn phí phải đủ sức hấp dẫn để khuyến nghị ngƣời xem đầu tƣ thiết bị mới.

46

b. Với các dịch vụ trả tiền Chuẩn DVB-T2 cũng có thể dùng để cung cấp các dịch vụ trả tiền trên môi trƣờng mặt đất (pay-DTT). Để đạt đƣợc hiệu quả với truyền hình trả tiền, môi trƣờng mặt đất cần có đủ dung lƣợng để cung cấp các dịch vụ mới với nhiều kênh chuyên biệt hoặc nhiều kênh truyền hình có độ phân giải cao. Các dịch vụ pay-DTT đã đƣợc chứng minh thành công riêng trong các thị trƣờng nhỏ khi ngƣời xem có thể truy cập đến các dịch vụ chƣơng trình này bằng nhiều môi trƣờng truyền dẫn khác nhau. Việc triển khai các dịch vụ pay-DTT cũng góp phần gia tăng sức thu hút cho môi trƣờng truyền DTT và tăng sự cạnh tranh xét trong „toàn cảnh‟ truyền hình trả tiền. Ví dụ ở Hà Lan, với sự tín nhiệm cao trên môi trƣờng truyền dẫn mặt đất, pay-DTT đã chứng minh sự thành công trong việc gia tăng sự thu hút của môi trƣờng truyền mặt đất thông qua phí thuê bao với giá cạnh tranh. Với các dịch vụ triển khai phát sóng theo chuẩn DVB-T2, các nhà điều hành payDTT có thể gia tăng đáng kể dung lƣợng truyền dẫn của họ để hỗ trợ các dịch vụ mới, và linh hoạt trong việc triển khai thêm các dịch vụ. Nói chung, việc giảm chi phí đƣờng truyền sẽ tạo ra thêm các cơ hội kinh doanh cho các dịch vụ payDTT. Trong một số quốc gia, giải pháp khả thi nhất là hỗ trợ các dịch vụ mới dùng chuẩn DVB-T2 có kết hợp pay-DTT. 4.2.3 Khả năng chuyển đổi từ DVB-T sang DVB-T2 Chuẩn DVB-T2 đƣợc phát triển xuất phát từ công nghệ quảng bá cần triển khai các dịch vụ mới trên DTT nhƣng bị giới hạn về mặt băng thông tần số. Với nhiều quốc gia, DVB-T2 là cơ hội duy nhất để hỗ trợ các dịch vụ có tốc độ bit lớn nhƣ HDTV trên môi trƣờng DTT. Tuy nhiên với một số quốc gia, đặc tính kỹ thuật DVB-T2 chỉ đƣợc xem nhƣ chuẩn thay thế tiềm năng cho chuẩn DVB-T đang dùng. Điều này có nghĩa trong tƣơng lai các dịch vụ hiện đang đƣợc cung cấp bởi DVB-T có thể đƣợc thay thế bởi cùng dịch vụ nhƣng dùng DVB-T2. Tuy nhiên, việc chuyển đổi cũng đòi hỏi các yêu cầu tƣơng tự quá trình chuyển từ truyền hình tƣơng tự sang số. Với một số quốc gia phát triển ở Châu Âu, môi trƣờng truyền hình mặt đất thƣờng dùng cho các máy thu hình phụ (dùng trong phòng ngủ hoặc nhà nghỉ mát), nên cũng khó để thuyết phục ngƣời xem chuyển đổi máy thu hình của họ dùng chuẩn mới. Mặt khác, nhiều ngƣời xem cũng chỉ mới chuyển đổi sang các dịch vụ số gần đây và hài lòng với các dịch vụ trên DTT dùng cho máy thu hình phụ. Do đó, quá trình

47

chuyển đổi cũng cần có thời gian dài phát sóng đồng thời hai chuẩn DTT và điều này cũng sẽ góp phần tăng chi phí đối với nhà quảng bá. Khi phát sóng theo chuẩn DVB-T2, các dịch vụ mới đƣợc hƣớng đến bổ sung cho môi trƣờng truyền theo chuẩn DVB-T hiện dùng. Trong giai đoạn đầu, ngƣời ta kỳ vọng các thuê bao sẽ mua máy thu DVB-T2 để nâng cấp máy thu hình chính của họ. Với nhiều nhà cung cấp dịch vụ, việc triển khai các dịch vụ dùng chuẩn DVB-T2 sẽ đảm bảo tính cạnh tranh của môi trƣờng DTT và nhắm đến mục tiêu các thuê bao sẽ chuyển dần sang sử dụng các dịch vụ trên DVB-T2 cho máy thu hình chính của họ trong thời gian tiếp theo. 4.2.4 Các chiến lược triển khai DVB-T2 Hiện trạng chuyển đổi số có nhiều khác nhau trong các quốc gia ở Châu Âu. Một số quốc gia đã hoàn thành quá trình chuyển đổi trong khi một số quốc gia khác vẫn chƣa triển khai các dịch vụ DTT. Có hai viễn cảnh khả thi cho việc triển khai DVBT2. Tuy nhiên, việc triển khai sẽ khó hơn ở những quốc gia đã thực hiện chuyển đổi xong môi trƣờng truyền dẫn DTT. a. Với các thị trường đã chuyển đổi số hoàn toàn Các thị trƣờng đã hoàn toán chấm dứt phát sóng tƣơng tự có ý nghĩa tích cực trong việc triển khai DVB-T2. Các tần số sẵn có choviệc triển khai các dịch vụ mới và ngƣời xem ñủ tin tƣởng vào các dịch vụ DTT ñể ñón nhận các dịch vụ mới triển khai trên môi trƣờng DTT. Trong những quốc gia này, cần một thời gian dài phát sóng đồng thời cả DVB-T và DVB-T2. Các dịch vụ dùng DVB-T2 sẽ đƣợc ngƣời xem chuyển sang dần để thay thế môi trƣờng DVB-T hiện có. b. Với các thị trường chưa triển khai dịch vụ truyền hình số mặt đất (DTT) Các thị trƣờng chƣa triển khai bất kỳ dịch vụ DTT có thể chọn triển khai trực tiếp DTT dùng DVB-T2 bỏ qua việc sử dụng DVB-T. Điều này sẽ loại bỏ thời gian chuyển dịch cần có của quá trình chuyển từ DVB-T sang DVB-T2. Một kế hoạch phát đồng thời giữa DVB-T2 và tƣơng tự cũng cần đƣợc xem xét trong quá trình chuyển đổi. Tuy nhiên, vấn đề phức tạp lại xảy ra ở Châu Âu. Các nhà quản trị quốc gia hiện cũng đang chịu sức ép từ ủy ban Châu Âu để hoàn thành chuyển đổi số vào năm 2012 và cũng rất khó để họ chọn dùng DVB-T2. Mặc dầu, máy thu DVB-T2 sẽ có vào giữa năm 2010, nhƣng chi phí mua vẫn còn cao nên cũng khó để phổ cập nhanh đƣợc. Cần

48

một thời gian để giá máy thu giảm xuống mới có thể thúc đẩy nhanh nhu cầu của ngƣời xem, nhƣng khi đó thời hạn cuối của ủy ban về chuyển đổi số có thể đã trôi qua. Việc dịch chuyển từ dịch vụ tƣơng tự sang số dùng DVB-T2 bỏ qua DVB-T có thể hợp lý hơn với các quốc gia ngoài Châu Âu có thời gian chuyển đổi số dài hơn. c. Với các thị trường đang tiến hành chuyển đổi số Ở Châu Âu, hầu hết các quốc gia hiện đang trong quá trình hoàn thành chuyển đổi số. Các dịch vụ DTT đã đƣợc triển khai dùng chuẩn DVB-T và các dịch vụ tƣơng tự cũng chƣa kết thúc hoàn toàn. Nói chung, cả dịch vụ DVB-T và tƣơng tự đang hoạt động đồng thời. Sẽ rất khó để triển khai DVB-T2 ở các quốc gia này khi các tần số có sẵn thì đƣợc dùng cho hoặc các dịch vụ DTT hoặc dịch vụ tƣơng tự. Hơn nữa, công nghệ quảng bá đang tập trung vào việc chuẩn bị thiết bị cho ngƣời xem khi dừng phát tƣơng tự. Điều dẫn đến ngƣời ta muốn tránh cho ngƣời xem phải bối rối khi cung cấp thêm các thông tin về chuẩn mới. 4.2.5. Hiện trạng (thử nghiệm, thông báo triển khai dịch vụ) Hiện nay, Anh và Phần Lan đã thông báo triển khai các dịch vụ HDTV trên đƣờng truyền mặt đất dùng chuẩn DVB-T2. Ngoài ra, một số thử nghiệm phát sóng DVB-T2 đang có kế hoạch triển khai hoặc đã triển khai thử nghiệm xong ở một số nƣớc khác nhƣ : Đức, Ý, Tây Ban Nha, Thụy Điển... Ở Anh, nhóm điều hành truyền thông OFCOM đã quyết định dùng một trong 6 ghép kênh DTT (Multiplex B) ở băng tần UHF cho việc cung cấp các dịch vụ HD dùng chuẩn DVB-T2 kết hợp với kỹ thuật nén MPEG-4 AVC. Họ cung cấp 4 dịch vụ chƣơng trình HD của các nhà quảng bá (BBC, ITV, Channel 4/S4C, và Five). Việc triển khai bƣớc đầu trên Multiplex B sẽ tạo tiền đề cho việc gia tăng dung lƣợng trong các ghép kênh DTT khác sau khi việc chấm dứt hoàn toàn phát sóng tƣơng tự. Các dich vụ SD trong Multiplex B sẽ đƣợc chuyển sang các ghép kênh khác nên sẽ không có chƣơng trình SD nào bị mất đi. Điều này cũng có nghĩa việc triển khai các dịch vụ HD dùng DVB-T2 sẽ tƣơng ứng với lộ trình chấm dứt phát tƣơng tự. Thực tế, đã có vùng nơi các dịch vụ truyền hình tƣơng tự kết thúc thì các dịch vụ HD đƣợc triển khai. Máy phát ở Witer Hill (phát các dịch vụ cho ngƣời xem ở Manchester và Liverpooll) sẽ triển khai các dịch vụ đầu tiên vào 2/12/2009. Trong các vùng mà việc kết thúc phát sóng tƣơng tự đƣợc kéo dài đến thời hạn cuối (năm 2012), các dịch vụ HD sẽ đƣợc phủ sóng giới hạn trong một số cộng đồng dân cƣ dùng các tần số cấp phát tạm.

49

Ngƣời ta cũng kỳ vọng đến 6/2010 sẽ có đến 50% dân số có thể truy cập đến các dịch vụ HD. Ở Phần Lan, nhà điều hành mạng điện thoại di động DNA Oy đã đƣợc cấp phép để hoạt động 2 ghép kênh DVB-T2 dùng các tần số trong băng VHF. Trong khi cấu hình mạng vẫn còn chƣa cụ thể, hai tùy chọn đang đƣợc xem xét. DNA Oy có thể thiết kế mạng DVB-T2 dùng chuỗi các máy phát nhỏ đặt tại hệ thống các trụ của họ hoặc thiết kế mạng quảng bá truyền thống với hệ thống truyền dẫn dùng các cột trụ cao, công suất lớn để phát cho các anten đặt trên mái nhà. Dự kiến, hai ghép kênh DVB-T2 sẽ dùng dịnh dạng nén MPEG-4 AVC và cung cấp 8-10 dịch vụ chƣơng trình HD cho ngƣời xem. Việc triển khai các dịch vụ kỳ vọng vào năm 2010 và sẽ phủ sóng 60% dân số vào cuối năm 2011. 4.2.6 Các kiến nghị về công nghệ cho toàn Châu Âu. Đặc tính kỹ thuật DVB-T2 cho phép một số lớn các tùy chọn và các thuộc tính kết hợp. Khả năng linh hoạt của các đặc tính kỹ thuật giúp tối ƣu các thông số trong quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, tính linh hoạt của đặc tính kỹ thuật trong chuẩn DVB-T2 cũng dẫn đến phân hóa thị trƣờng và tạo ra các phiên bản kỹ thuật theo từng quốc gia. Để quá trình sản xuất thiết bị đạt hiệu quả cao cho trị trƣờng Châu Âu, các nhà sản xuất đã cam kết khởi động Digital Europe (EICTA trƣớc đây) với mục tiêu kết hợp chuẩn DVB-T2 vào phiên bản HD của E-Book. Mục đích là để định nghĩa các yêu cầu phải đáp ứng của máy thu DVB-T2 dùng cho thị trƣờng Châu Âu. Những cam kết này đƣợc kỳ vọng trở thành tập con của bộ đặc tính kỹ thuật DVB-T2 mà các quản trị quốc gia có thể đƣa ra ở mức quốc gia (phổ biến chủ yếu tại Châu Âu). E-Book của Digital Europe cho DVB-T2 đƣợc dự kiến sẽ xuất bản vào giữa năm 2010. Digital Europe có tham chiếu thực tế từ công việc đang thực hiện ở Anh (đang chuẩn bị triển khai phát các dịch vụ dùng DVB-T2). Vào 3/2009, DTG xuất bản phiên bản cập nhật “D-Book” để qui định các đặc tính kỹ thuật mà các máy thu DTT sản xuất gần đây nhất sẽ tƣơng thích với các đặc điểm DVB-T2 đƣợc các nhà quảng bá chọn sử dụng. Các thành viên DTG đã định nghĩa các hệ số hiệu quả cho máy thu DVB-T2 dựa trên các kết quả mô phỏng và công bố từ các thử nghiệm ban đầu đƣợc thực hiện ở Anh trong năm 2009. Các máy thu DVB-T2 sẽ cần trải qua kiểm tra và cơ chế tƣơng thích để đƣợc cấp phép ñăng ký nhãn hiệu Freeview HD. Hơn nữa, các đối

50

tác tham gia vào công nghệ quảng bá theo chuẩn mới cũng cần cùng làm việc với nhau để thỏa thuận đặc tính kỹ thuật tối thiểu cho máy thu phù hợp với kế hoạch phát triển dịch vụ và triển khai truyền dẫn. Các yêu cầu về đặc tính kỹ thuật cũng thiết lập tƣơng tự ở khu vực Bắc Âu. Vào 6/2009, NorDig đã xuất bản các yêu cầu tối thiểu cho máy thu để có thể truy cập đƣợc các tín hiệu theo qui định của NorDig dựa trên đặc tính kỹ thuật của chuẩn DVB-T2. Đặc tính kỹ thuật DVB-T2 định nghĩa thêm một profile riêng kết hợp time-slicing nhƣng không dùng TFS (time-frequency-slicing). Các đặc điểm này cho phép khả năng thực thi trong tƣơng lai (dùng cho máy thu với 2 tuner/front-end) có thể xem thêm trong phụ lục E (ETSI EN302755). Profile máy thu NorDig DVBT2 cho phép thực thi TFS sau năm 2012 đã gây ra sự tranh cãi với nhiều nhà sản xuất đã cam kết thực hiện theo đặc tính kỹ thuật dùng chung cho toàn Châu Âu. Theo một số nhà sản xuất, việc thực thi TFS có thể gây phân hóa thị trƣờng, tạo ra sự phức tạp hơn trong máy thu, trì hoãn việc phát triển DVB-T2 vì kỹ thuật TFS chƣa đƣợc kiểm tra đầy đủ và không đƣợc định nghĩa trong một profile riêng của đặc tính kỹ thuật DVB-T2. Ngƣời ta kỳ vọng các nhà sản xuất điện tử dân dụng sẽ cung cấp máy thu DVBT2 sớm vào năm 2010 để đáp ứng nhu cầu về máy thu DVB-T2 ở Anh. Giải bóng đá WorldCup FIFA 2010 đƣợc truyền dẫn ở chất lƣợng HD cũng là động lực thu hút lớn với khán giả. Về phía nhà sản xuất, các iDTV hỗ trợ chuẩn DVB-T2 sẽ là mục tiên hƣớng đến. Sau đó, thị trƣờng set-top box DVB-T2 sẽ có sức cuốn hút hơn với việc cung cấp dịch vụ HD cho ngƣời xem. 4.3. Quá trình triển khai truyền hình số mặt đất ở Việt Nam Ngày 19 tháng 12 năm 2000 công ty VTC đã phát sóng tín hiệu truyền hình số đầu tiên ở Việt Nam tại 65 Lạc Trung – Hà Nội với một máy phát đƣợc cải tiến từ máy phát hình analog trên độ cao anten 60 mét, và phát 4 kênh truyền hình với chất lƣợng đảm bảo tiêu chuẩn. Sự kiện này đánh dấu một mốc quan trọng trong việc triển khai các bƣớc tiếp theo, là cơ sở thực tiễn cho cơ quan quản lý nhà nƣớc hoạch định định hƣớng cho ngành truyền hình Việt Nam. Đầu năm 2001, VTC nâng công suất trạm phát sóng thử nghiệm tại Hà Nội lên chính thức, tăng số lƣợng kênh truyền hình lên 16 kênh với hai máy phát sóng, và thử nghiệm trạm phát lặp lại bằng kỹ thuật repeater / gap filler tại Phủ Liễn – Hải Phòng.

51

Nhƣ vậy, năm 2001, Việt Nam chính thức có tên trên bản đồ các nƣớc triển khai DVBT, chỉ chậm hơn nƣớc phát triển đầu tiên công nghệ này (nƣớc Anh) có ba năm. Năm 2003, VTC thử nghiệm thành công phát sóng hai kênh số liền kề trên một máy phát sóng, mở ra một giải pháp vô cùng hữu ích: Tiết kiệm máy phát sóng, tiết kiệm tần số, điều mà từ trƣớc ñến thời điểm đó chƣa có tiền lệ. Giải pháp kỹ thuật phát sóng truyền hình số mặt đất của VTC (chuyển đổi máy phát hình analog thành máy phát hình digital theo tiêu chuẩn DVB-T) đã tạo căn cứ để ngày 26-3-2001 Tổng Giám ñốc đài Truyền hình Việt Nam ký quyết định chọn DVBT là tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất cho truyền hình Việt Nam. Năm 2003 đài TH Bình Dƣơng và VTC phối hợp triển khai hệ thống phát sóng truyền hình số tại đài TH Bình Dƣơng, mở ra một thời kỳ mới: số hóa phát sóng đến đài truyền hình cấp tỉnh. Ngày 5-4-2005 Phó Thủ tƣớng Chính phủ Phạm Gia Khiêm ký văn bản cho phép VTC mở rộng mạng truyền hình số mặt đất ra diện rộng, và giao cho VTC nghiên cứu thử nghiệm dịch vụ đa phƣơng tiện trên truyền hình số mặt đất. Ngay sau đó, VTC triển khai mở rộng mạng truyền hình số mặt đất ra nhiều tỉnh thành. Đến nay mạng số mặt đất đã phủ sóng trên 40 tỉnh thành trong cả nƣớc, đang đƣợc mở rộng ra các huyện, xã, vùng sâu vùng xa. Hiện nay VTC đã triển khai mạng truyền hình số rộng khắp cả nƣớc và ssang trên giai ssoạn mở rộng về các huyện, khu vực vùng núi vùng sâu xa, biên giới hải đảo nhằm nhanh chóng đƣa truyền hình số mặt đất đến mọi ngƣời dân cả nƣớc. Cùng với VTC và đài TH Bình Dƣơng, đài TH TP.HCM cũng đã triển khai một máy phát số để phát sóng trong khu vực TP.HCM. Cùng thời điểm này, đài truyền hình Kỹ thuật số VTC ra đời đặt tại Hà Nội mang quy mô quốc gia, đƣợc Hiệp hội Phát thanh – Truyền hình châu Á – Thái Bình Dƣơng (ABU) kết nạp làm thành viên vào năm 2006. Đài truyền hình Kỹ thuật số VTC đang phát sóng 100 kênh truyền hình, trở thành một trong những đơn vị cung cấp số kênh truyền hình lớn nhất Việt Nam, trong đó có 28 kênh truyền hình số mặt đất quảng bá miễn phí, 72 kênh còn lại là truyền hình trả tiền công nghệ cao HD và đang phát thử nghiệm truyền hình 3D, công nghệ truyền hình hiện đại nhất thế giới. Từ lợi ích việc triển khai thành công mạng phát sóng truyền hình diện rộng của VTC, cũng nhƣ tác động của nó tới ngƣời xem truyền hình, mà ngày 16-2-2009, Thủ tƣớng Chính phủ đã ký quyết định phê duyệt quy hoạch truyền dẫn phát sóng phát thanh – truyền hình đến năm 2020, trong đó nêu

52

rõ: “Từng bƣớc triển khai lộ trình số hóa mạng truyền dẫn - phát sóng truyền hình số mặt đất phù hợp với điều kiện thực tế về thiết bị thu truyền hình số của ngƣời dân trên từng địa bàn cụ thể. Về cơ bản sẽ ngừng phát sóng truyền hình mặt đất công nghệ tƣơng tự (analog) ñể chuyển sang phát sóng truyền hình mặt ñất công nghệ số (digital) khi 95% số hộ gia đình có máy thu hình có khả năng thu đƣợc các kênh chƣơng trình truyền hình quảng bá bằng những phƣơng thức truyền dẫn và phát sóng số khác nhau”. Ngày 19-7-2010 Thủ tƣớng Chính phủ ký tiếp quyết định phê duyệt truyền hình số mặt đất là 1 trong 46 công nghệ đƣợc ƣu tiên đầu tƣ và phát triển. Các sản phẩm liên quan đến truyền hình số mặt đất là 1 trong 76 danh mục thuộc danh mục các sản phẩm công nghệ cao đƣợc khuyến khích phát triển. Ở nƣớc ta hiện có các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình số mặt đất DVB-T của đài truyền hình TP. HCM (HTV), đài truyền hình Bình Dƣơng (BTV), đài truyền hình Kỹ thuật số VTC , công ty cổ phần nghe nhìn toàn cầu (AVG) hiện đang triển khai hệ thống truyền hình số mặt ñất DVB-T phủ sóng toàn quốc hiện đại nhất Việt Nam sử dụng mạng đơn tần (SFN) sẽ chính thức phát sóng cuối năm 2011 sau một năm phát thử nghiệm. 4.4. Những kiến nghị khi triển khai DVB-T2 ở Việt Nam - Nên sử dụng mạng đơn tần (SFN) theo 3 vùng: Bắc, Trung, Nam dùng công nghệ truyền dẫn DVB-T2 kết hợp với kỹ thuật nén MPEG-4 AVC khi triển khai mạng truyền hình mới, sử dụng chung cơ sở hạ tầng của các đài truyền hình cấp tỉnh, cấp huyện để giảm chi phí đầu tƣ. Triển khai thêm nhiều dịch mới để thu hút khách hàng nhƣ: HDTV, 3DTV…. - Công bố tiêu chuẩn thống nhất cho các sản phẩm ti vi số và đầu thu truyền hình số mặt đất nhập khẩu và sản xuất mới hỗ trợ thu cả truyền hình số theo tiêu chuẩn DVB-T và DVB-T2. - Đồng thời phải phát song song cả 3 mạng truyền hình trong thời gian chuyển đổi: truyền hình tƣơng tự, truyền hình số DVB-T, truyền hình số DVB-T2. - Nhà nƣớc trợ giá sản phẩm đầu thu truyền hình số mặt đất (Set-top-box), chuyển dần các kênh truyền hình quảng bá xang phát số mặt đất. 4.5. Kết luận chƣơng IV Việc chuyển đổi từ DVB-T xang DVB-T2 trên thực tế tùy thuộc vào từng quốc gia trong những điều kiện hoàn cảnh cụ thể:

53

+ Với những thị trƣờng đã chuyển đổi số hoàn toàn phát DVB-T2 cùng DVB-T một thời gian, và triển khai các dịch vụ mới, ứng dụng mới trên nền DVB-T2. Quá trình chuyển đổi tiến hành dần dần giống nhƣ quá trình chuyển đổi từ truyền hình tƣơng tự sang DVB-T. + Với những thị trƣờng vẫn đang phát truyền hình tƣơng tự chƣa phát truyền hình số mặt đất thì triển khai thẳng DVB-T2, phát song song cả truyền hình tƣơng tự và DVBT2 một thời gian. + Với những thị trƣờng đang trong quá trình chuyển đổi từ truyền hình tƣơng tự sang DVB-T quá trình triển khai DVB-T2 khó khăn hơn do thiếu tần số cấp phát cho DVBT2 do mạng truyền hình tƣơng tự và mạng DVB-T vẫn đang sử dụng, nên triển khai mạng đơn tần (SFN) dùng công nghệ DVB-T2 kết hợp với kỹ thuật nén MPEG 4AVC để tiết kiệm tần số, nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần. Tuy nhiên, với một số quốc gia phổ tần vẫn còn đủ để triển khai các dịch vụ HD chỉ cần dùng chuẩn DVB-T kết hợp với kỹ thuật nén MPEG-4 AVC.

54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bài giảng Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình, HV Công Nghệ Bƣu Chính Viên Thông, 2013 2. Truyền Thông Số, Học Viện Công Nghệ Bƣu Chính Viễn Thông, Nhà xuất bản Bƣu Điện, 2013 3. Truyền hình Kỹ thuật số, Đỗ Hoàng Long – Dƣơng Thanh Phƣơng. Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật năm 2004 4. Quyết định 2451/QĐ-TTg ngày 27 tháng 12 năm 2011 của Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt “Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020”

55