Phát Thanh Truyền Hình.docx

Kỹ Thuật Phát Thanh Truyền Hình TS. Lê Nhật Thăng

LỜI NÓI ĐẦUNgày nay kỹ thuật phát thanh truyền hình đã trở thành phương tiện thông tin đại

chúng không thể thiếu được ở mỗi quốc gia. Vô tuyến truyền hình là một bộ phận

đóng vai trò quan trọng trong đời sống mọi cá nhân trên thế giới. Truyền hình đã và

đang đáp ứng được rất nhiều nhu cầu cần thiết của con người như giải trí, giáo dục văn

hóa, chính trị, nghệ thuật.

Cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật, truyền hình đã liên tục được cải tiến từ

những hệ thống truyền hình sơ khai truyền hình trắng đen, truyền hình mau cùng với

sự phát triển kỹ thuật số ra đời được phổ biến ở các nước Mỹ, Nhật.

Tuy nhiên để có thể hoạt động hiệu quả được thì yêu truyền hình phải có tiêu chuẩn chung quy định cho nó. Vì vậy bài viết tìm hiểu tổng quan về các tiêu chuẩn truyền hình hiện đang được sử dụng trên thế giới.

Bài viết gồm 2 chương:

Chương 1: NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ

Chương 10: TRUYỀN DẪN KỸ THUẬT SỐ MẶT ĐẤT ĐA PHƯƠNG TIỆN

(DMTB)

Dưới sự quan tâm, hướng dẫn tận tình cũng như cung cấp tài liệu của thầy giáo TS. Lê

Nhật Thăng, nhóm em đã hoàn thành bài viết này. Bài viết đã đạt được một số nội

dung chính, tuy vậy nó còn mang tính tổng quan, chưa đi sâu vào tìm hiểu chi tiết cũng

như còn nhiều thiếu sót. Kính mong thầy và các bạn đọc đóng góp ý kiến cho bài viết

được hoàn thiện hơn.

Thay mặt nhóm, em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm 9 – D10VT4 1


MỤC LỤC



DANH MỤC HÌNH VẼ



DANH MỤC THUẬT NGỮADBT-T Advanced Digital Television

Broadcasting TerrestrialTruyền hình kỹ thuật số tiên tiến phát thanh truyền hình mặt đất

AM Acnoledged Mode Chế độ công nhậnARIB Association of Radio Industries

and BusinessHiệp hội công nghiệp Phát thanh và kinh doanh

API Application Programming Interface

giao diện lập trình ứng dụng

ATSC Advanced Television System Committee

Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất của Mỹ

BST The Band Segmented Transmission

Băng phân đoạn truyền

BST-OFDM

band segmented transmission OFDM

Băng phân đoạn truyền OFDM

BML Broadcast MarkupLanguage

Phát sóng đánh dấu ngôn ngữ

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mãCOFDM Coded Orthogonal Frequency

Division MultiplexingGhép Đa Tần Trực Giao Có Mã

CRT Cathode-Ray Tube Kỹ thuật ống phóng điện tửDAE The declarative application

environmentMôi trường ứng dụng khai báo

DASE DTV application software environment

Môi trường phần mềm ứng dụng DTV

DIBEG The Digital Broadcasting Experts Group

Nhóm chuyên gia phát sóng kỹ thuật số

DMB Digital Multimedia Broadcasting

Phát thanh truyền hình kỹ thuật số đa phương tiện

DMTB Digital Multimedia Television Broadcasting Terrestrial

Phát thanh truyền hình kỹ thuật số đa phương tiện mặt đất

DVB Digital Video Broadcasting Tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Châu Âu

DVD Digital Versatile Disc Đĩa Lưu Trữ Dữ LiệuDVB-C Digital Video Broadcasting

CableCáp DVB

DVB-T The European Digital Video Broadcasting Terestrial

Phát thanh truyền hình số mặt đất Châu Âu

DVB-S Digital Video BroadcastingSatellite

Truyền hình vệ tinh DVB

EDTV Enhanced-definition television Truyền hình tăng cường độ nét caoFDM Frequency Division Duplex Ghép kênh phân chia theo tần sốFEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi trước



HDTV High-definition Television Truyền hình độ nét caoLDMS the Local Multipoint

Distribution ServiceDịch vụ phân phối nhiều địa phương

LDPC low-density parity-check Kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấpLDTV Low-definition television Truyền hình tăng cường độ nét caoMCM The Multiple-carier modulation Điều chế đa sóng mangMHP Multimedia home platform Nền tảng đa phương tiệnMMDS the Multipoint

Multichannel Distribution System

Hệ thống phân phối đa kênh các Multipoint

OFDM Orthogonal frequency-divisionMultiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

O-QAM Điều chế vuông góc bù biên độPAE The procedural application

environmentCác thủ tục ứng dụng môi trường

PN Pseudonoise sequence Chuỗi ồn giảSDTV Standard – definition televison Truyền hình độ nétSSB the single side band Băng phụ duy nhấtTDS-OFDM

Time-domain synchronous orthogonal frequency divisionMultiplexing

Miền thời gian ghép kênh theo tần số trực giao

TiMi Terrestrial Interactive Multiservice Infrastructure

Cơ sở hạ tầng trên mặt đất tương tác đa dịch vụ

TEEG Technical Executive ExpertsGroup

Nhóm các chuyên gia điều hành kỹ thuật

TS the transport stream các luồng truyền dẫn



DANH MỤC CÁC CÔNG THỨC

(10.1)

(10.2)

(10.3)

(10.4)

(10.5)

(10.6)

(10.7)

(10.8)



CHƯƠNG 1: NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA TRUYỀN HÌNH KỸ THUẬT SỐ

1.1. Truyền hình kỹ thuật số

Truyền hình số xuất hiện như là một sự phát triển tự nhiên của truyền hình tương tự

analog. Trước đây, các giai đoạn sản xuất nên một chương trình truyền hình bao gồm

(quay những cảnh ngắn, chỉnh sửa, hoàn thiện và lưu trữ thành video), phát sóng (tạo

ra video tổng hợp, điều chế, khuếch đại, truyền phát vô tuyến) và thu nhận (bắt tín hiệu

bằng an-ten, giải điều chế bằng bộ thu truyền hình và trình chiếu các hình ảnh và âm

thanh cho người xem) đều là tương tự, tức là tất cả các tín hiệu đại diện cho hình ảnh

và âm thanh được tạo ra trong phòng thu đều là tương tự, cũng như các tín hiệu truyền

đến người nhận (Carvalho, 2006).

Ngày nay, các thông tin được tạo ra dưới dạng số trong phòng thu. Tín hiệu sẽ được

chuyển đổi thành tín hiệu tương tự và truyền tới máy thu truyền hình tương tự. Với

truyền hình kỹ thuật số, tất cả các quá trình xử lý đều là số, do đó hình ảnh, âm thanh

và tất cả thông tin bổ sung được tạo ra truyền và nhận như là tín hiệu số. Điều này cho

phép định nghĩa hình ảnh và âm thanh gồm: hình ảnh rộng hơn so với bản gốc (màn

hình toàn cảnh), mức độ nét cao hơn bản gốc (độ phân giải cao) và âm thanh stereo

(Graciosa, 2006, Zuffo, 2006).

Một hệ thống truyền hình kỹ thuật số được tạo thành từ tập hợp các tiêu chuẩn, như

được trình bày trong Hình1.1. Trong đó xác định các thành phần cơ bản: video và âm

thanh đại diện cho các dịch vụ mà cần thiết cơ bản cho việc phát sóng truyền hình số,

truyền hình tương tác và các dịch vụ mới (thương mại điện tử, truy cập Internet) được

bổ sung vào hệ thống bởi các hệ thống trung gian (Herbster et al., 2005). Các dịch vụ

mới được tạo ra bởi truyền hình kỹ thuật số từ truyền dữ liệu tới video và âm thanh.

Nó có thể được sử dụng để cung cấp các khái niệm mới trong việc phát sóng các



chương trình truyền hình cho người sử dụng, hoặc thậm chí để gửi dữ liệu cho các ứng

dụng mà không có một kết nối trực tiếp với chương trình truyền hình (Crinon et al.,

2006).

Với truyền hình kỹ thuật số, người xem sẽ được đổi tên sử dụng, khi họ tham gia

trong sự tương tác với các đài truyền hình và các công ty cung cấp dịch vụ. (Manhaes

andShieh, 2005,Valdestilhaset al., 2005)

1.2. Truyền hình độ nét cao. Truyền hình độ nét cao (HDTV) là một hệ thống truyền hình kỹ thuật số thể hiện chất

lượng hình ảnh tốt hơn so với hệ thống truyền thống. HDTV cho phép truyền tải hình

ảnh tốt hơn, một bức tranh rộng lớn hơn (tỉ lệ 16:9) và âm thanh stereo lên đến sáu

kênh và có thể sử dụng nhiều ngôn ngữ và nhiều dịch vụ khác nhau (Jones et al.,

2006).

Hình 1.1: Thiết lập các tiêu chuẩn của một hệ thống truyền hình kĩ thuật số phát

sóng mặt đất (Graciosa, 2006)



Hình 1.2: So sánh tỉ lệ 4:3 và 16:9

Hình 1.2 so sánh giữa hai máy thu hình với tỷ lệ 4:3 và 16:9. Tỷ lệ thông thường để

trình bày các bộ phim trong rạp chiếu phim là 1.85:1 và 2.39:1. Việc so sánh thích hợp

nhất giữa truyền hình thông thường và HDTV. Tuy nhiên không dựa trên tỉ lệ, nhưng

trên chi tiết hình ảnh HDTV làm cho nó có thể nhìn thấy các hình ảnh từ một góc độ

rộng lớn hơn nhiều (Poynton, 2003a).

Hiện nay, các hệ thống phổ biến nhất của HDTV là:

Hệ thống với 750 dòng/hình ảnh, 60 hình ảnh/giây, quét 60 trường/giây (không

xen kẽ) và 720 dòng hoạt động cho mỗi hình ảnh.

Hệ thống với 1125 dòng/hình ảnh, 30 hình ảnh/giây, quét luân phiên 60

trường/giây và 1080 dòng hoạt động cho mỗi hình ảnh.

Trong quét xen kẽ, chỉ có một nửa hình ảnh trên màn hình được quét. Trong một

khung hình chỉ cho hiển thị các dòng số lẻ (1, 3, 5,…) còn (2, 4, 6,…) thì không. Điều

này xảy ra quá nhanh mà mắt người không cảm nhận được, coi đó là hình ảnh đầy đủ.

Quét tiên tiến cho thấy một khung hình hoàn chỉnh ở mọi thời điểm. Thay vì xen kẽ

các dòng, các dòng hiển thị đầy đủ 1, 2, 3,… đến hết. Kết quả là ta sẽ có một hình ảnh

sắc nét hơn (HDTV.NET, 2006).

Các tín hiệu HDTV được phát đi ở định dạng 720p hoặc 1080i, lần lượt: 720p có

nghĩa là có 720 đường ngang được quét dần dần, và 1080i cho thấy có 1080 đường

ngang được quét xen kẽ. Mặc dù thực tế rằng có một sự khác biệt đáng kể giữa số các



đường quét ngang, các hình ảnh thu được từ hệ thống 720p và 1080i là rất giống nhau

(Poynton, 2003).

Một kênh truyền hình có thể phát sóng các chương trình HDTV cũng như truyền

hình độ nét tiêu chuẩn (SDTV), hoặc thậm chí cả hai cùng một lúc. Số lượng các

chương trình phụ thuộc vào băng thông được phân bổ. Nhiều quốc gia vẫn còn phát

sóng chương trình truyền hình kỹ thuật số của họ trong các định dạng SDTV (Jones et

al., 2006). SDTV là một hệ thống với một không gian có độ phân giải 480 dòng, với

640 điểm ảnh (pixel) trên mỗi dòng, và độ phân giải thời gian trong 60 hình mỗi giây ở

chế độ xen kẽ. Một pixel là yếu tố thông tin nhỏ nhất của một hình ảnh, nó có một đặc

điểm đặc biệt, chẳng hạn như màu sắc và độ sáng. Hình ảnh chất lượng của SDTV là

cao hơn so với nhận được từ đài truyền hình analog mở, vì nó không có vấn đề như

giao thoa màu sắc và nhiễu khi thu tại nhà trong tín hiệu tương tự.

Hiện nay, hầu hết các truyền được thực hiện ở định dạng 4:3, mặc dù có một số xu

hướng di chuyển sang định dạng 16:9 (màn ảnh rộng). Khi so sánh, tốc độ truyền dữ

liệu của một chương trình trên HDTV cho phép phát sóng tương ứng với bốn chương

trình SDTV.

Cũng như HDTV và SDTV, đó là (HDTV.NET, 2006):

Truyền hình tăng cường độ nét cao (EDTV): EDTV có chất lượng trung gian và

mặc dù không có cùng độ phân giải như HDTV, nó có chất lượng hình ảnh tốt

hơn so với SDTV. Thông thường, nó sử dụng định dạng màn hình rộng (16:9)

và độ phân giải 480 dòng, 720 pixel mỗi dòng, và quét chế độ tiến bộ. Âm

thanh nổi (5.1), như trong HDTV.

Truyền hình độ nét thấp (LDTV): LDTV có chất lượng độ phân giải thấp hơn

so với SDTV. Một ví dụ điển hình là hệ thống với 240 dòng, 320 điểm ảnh trên

mỗi dòng và quét chế độ tiến bộ. Một số lượng lớn các chương trình và nhiều

màn hình vi tính hiện đang chạy trên hình ảnh với độ phân giải này. Một ví dụ

như là VHS sử dụng tại nhà, cho độ phân giải 480 dòng xen kẽ và trung bình

330 pixel mỗi dòng (rõ ràng ở độ phân giải màu sắc, mà không xảy ra trên các

LDTV).

Nhóm 9 – D10VT4 10


1.3. Nền tảng chương trình kỹ thuật số.

Trung gian là lớp phần mềm, hoặc nền tảng chương trình, giữa hệ thống và ứng

dụng của nó, và cho phép các dịch vụ tương tác trên truyền hình kỹ thuật số. Mục tiêu

chính của nó là để cung cấp một bộ công cụ làm các hệ thống truyền tải video có khả

năng tương tác với các loại phương tiện truyền thông, kể cả vệ tinh, cáp, mạng lưới đất

và vi ba.

Ở cấp độ cơ bản nhất, trung gian có một phần mềm có quyền truy cập đến lưu

lượng của video, âm thanh và dữ liệu, định tuyến chúng tới một bộ phận đầu ra (màn

hình Tivi) hoặc phần tử bộ nhớ. Các trung gian nhận đầu vào từ các tiện ích đầu vào

của người xem (điều khiển từ xa hoặc bàn phím), và gửi ra thông tin cho màn hình tivi

và loa, và cũng cung cấp thông tin liên lạc với các phần tử từ xa bằng phương tiện của

một kênh từ xa.

Hình 1.3: Cấu trúc cơ bản các thành phần của trung gian (MC/ MCT/ FINEP/

FUNTTEL, 2004)

Cấu trúc tổ chức cơ bản các thành phần của trung gian, được thể hiện trong Hình

1.3, có thể được mô tả như sau (MC / MCT / FINEP / FUNTTEL, 2004):

Nguồn: tầng dưới đại diện cho phần cứng và phần mềm nguồn của nền tảng,

mà các phần tử (bo mạch chủ, bộ vi xử lý, hệ thống con, và hệ thống hoạt động

trong thời gian thực (RTOS)) thay đổi tùy theo nhà sản xuất. Các hiện thị hóa

Nhóm 9 – D10VT4 11


các nguồn một cách trừu tượng, trong một cách mà chúng có thể được xếp trong

một hoặc nhiều thực thể phần cứng khác nhau.

Trung gian: các ứng dụng không có quyền truy cập trực tiếp đến các nguồn tài

nguyên, và các trung gian cung cấp cho chúng một cái nhìn trừu tượng về các

nguồn tài nguyên. Nó cô lập ứng dụng phần cứng, làm di động nếu có thể.

Ngoài ra, trung gian có nhiệm vụ quản lý tất cả các ứng dụng, bao gồm cả

những cái gắn vào.

Các ứng dụng giao diện lập trình (API): API cung cấp các dịch vụ liên quan

với các ứng dụng. Trong thực tế, có một số API thực hiện các giao diện khác

nhau. Các trung gian thực hiện các API, trình bày một mô hình trừu tượng của:

o Dòng âm thanh và video thực hiện từ các nguồn và các kênh khác nhau để

thực hiện chúng

o Lệnh và các biến cố

o Bản ghi và các tập tin

o Tài nguyên phần cứng;

Ứng dụng: các dịch vụ tương tác thực hiện trong các hình thức của phần mềm

để có thực hiện trong một hoặc nhiều thực thể phần cứng.

Hiện nay, có bốn tiêu chuẩn trung gian sử dụng: DASE tiêu chuẩn truyền hình kỹ

thuật số (ATSC) từ Mỹ, MHP tiêu chuẩn từ châu Âu (DVB), ARIB tiêu chuẩn từ Nhật

Bản (ISDB), và Ginga các tiêu chuẩn từ Brazil (ISDTV). Bên cạnh đó, các tiêu chuẩn

khác đã được phát triển để hỗ trợ video tương tác, chẳng hạn như MHEG và MPEG-4.

1.4. Tương tác

Trong một hệ thống truyền hình kỹ thuật số tương tác, lưu trữ vùng thông tin là cần

thiết. Độc lập với sự tồn tại của các kênh tương tác, tương tác người dùng về cơ bản là

được cung cấp bởi các xử lý thông tin được lưu trữ vùng. Vì vậy, phải có lưu trữ vùng

thông tin hoặc một kênh trở lại để cung cấp tương tác (Moreira, 2006). Một số máy thu

hình kỹ thuật số được cài đặt sẵn bộ chuyển mã làm cho có thể tương tác, mặc dù thiết

đặt tiêu chuẩn có thể nhận được các nội dung của truyền hình kỹ thuật số và thực hiện

Nhóm 9 – D10VT4 12


được tương tác bằng phương tiện của một thiết bị được gọi là hộp set-top như thể hiện

trong hình 1.4.

Hộp set-top xuất hiện trong tình hình hiện nay như là một thay thế cho các Tivi kỹ

thuật số tốn kém. Nó là một bộ giải mã tiếp nhận nội dung truyền hình kỹ thuật số và

chuyển đổi nó sang định dạng tương tự trong một cách mà người sử dụng có thể truy

cập công nghệ kỹ thuật số. Nó cũng giúp có thể duyệt web, sử dụng một kênh trở về.

Và từ sự tiếp xúc ban đầu với công nghệ kỹ thuật số, người dùng có thể quyết định đổi

sang thiết bị truyền hình kỹ thuật số (Valdestilhas et al., 2005).

Hình 1.4: Hộp set-top mẫu

Hình 1.5: Mô hình của hệ thống truyền hình kĩ thuật số tương tác

Người dùng nhận được các chương trình kĩ thuật số được chuyển đổi bởi các hộp

set-top, làm cho các chương trình này có thể xem được trên các thiết bị tương tự.

Nhóm 9 – D10VT4 13


Thông tin từ trạm truyền hình được phát qua một kênh truyền, trong khi tương tác

thông tin có thể được truyền đi bằng kênh truyền hình tương tác hoặc thậm chí bằng

các kênh phát thanh truyền hình. Ngoài ra thông tin người dùng được tương tác thông

qua kênh phát sóng (Moreira, 2006).

Kiểu cơ bản nhất của tương tác là tương tác cục bộ, người sử dụng dùng thiết bị

hoặc hộp set-top. Dữ liệu của các dịch vụ tương tác được phát sóng và lưu trữ trên

thiết bị, thiết bị này có thể đáp ứng yêu cầu của người dung mà không cần dữ liệu

ngoài trên máy chủ toàn mạng.

Ở mức độ cao hơn, tương tác khi người dùng có một yêu cầu (ví dụ người dung

muốn mua sắm trực tuyến, người dùng sẽ gửi dữ liệu thẻ và xác nhận mua), một kênh

tương tác giữa người dùng và dịch vụ sẽ xuất hiện và người dùng phải làm theo nhưng

yêu cầu của dịch vụ. Các kênh truyền riêng là không đủ nếu không có thông tin cá

nhân kể cả khi thông tin đó là bí mật và có liên quan tới khách hàng.

Nếu yêu cầu của người sử dụng cao hơn mức dự kiến hay đòi hỏi một khả năng

truyền cao, một mức độ tương tác cao. Ví dụ một khách hàng tiềm năng yêu cầu bổ

sung thông tin cho một quảng cáo mà nhà sản xuất đưa ra và phải trực tiếp truyền đi.

Dịch vụ tương tác sẽ đóng vai trò như một dịch vụ thông tin liên lạc hai chiều với nhu

cầu tương tự cho công suất và chất lượng phát sóng trong cả hai hướng trực tiếp và

ngược lại.

Việc bổ sung tương tác vào hệ thống truyền hình kĩ thuật số đòi hỏi trình cài dặt

của hệ thống được mở rộng, nâng cao hơn để thúc đẩy tương tác giữa người dùng và

dịch vụ tương tác. Tỉ lệ bit cao với 20Mbit/s cho truyền hình mặt đất và 38Mbit/s cho

truyền hình vệ tinh hoặc truyền hình cáp. Dung lượng của kênh tương tác phụ thuộc

vào loại hình mạng cho việc truyền tải (Reimers, 2005b).

1.4.1. Dịch vụ tương tác

Một số dịch vụ tương tác

Trình hướng dẫn điện tử (EPG): đây có thể coi là chế độ cổ điển nhất trong

tương tác tác truyền hình, cho phép người dùng có thể theo kịp với hàng trăm

kênh và làm cho sự lựa chọn chương trình xem có thể dễ dàng hơn.

Nhóm 9 – D10VT4 14


Truyền hình nâng cao: là bước phát triển của các chương trình tương tác

truyền hình, người sử dụng không tương tác qua internet hay máy tính mà

tương tác trực tiếp qua truyền hình kĩ thuật số.

Truyền hình cá nhân: trong loại dịch vụ này, người dùng có thể yêu cầu tương

tác trực tiếp, ví dụ như tương tác máy nghe (thiết lập máy ảnh, âm thanh, phụ

đề theo ý thích)

Truyền hình internet: dịch vụ này cho phép truy nhập internet trực tiếp trên

màn hình tivi.

Video theo yêu cầu (VOD): đây là nhu cầu xuất hiện trong các năm gần đây,

tương tác ứng dụng này cho phép người xem lựa chọn một vài bộ phim đang

chiếu trong thời điểm đó. VOD khác EPG ở điểm cho phép người dùng tìm

kiếm chương trình trong ngân hàng dữ liệu và hàng ngàn lựa chọn khac nhau.

Quảng cáo: ứng dụng này cho phép người sử dụng có thể hiểu thêm về sản

phẩm mà họ muốn mua, cho phép người dùng tương tác trực tiếp với bên bán

hàng.

Bên cạnh các dịch vụ tương tác còn có những dịch vụ có sẵn trên truyền hình kĩ

thuật số:

Đơn chương trình: các yếu tố của chương trình như âm thanh, hình ảnh được

phát trên một tần số duy nhất, dịch vụ này được sử dụng ở một vài nước với

công nghệ HDTV.

Đa chương trình: cung cấp nhiều chương trình thông qua một kênh tần số.

Nhờ vào mã hóa video, âm thanh và tín hiệu dữ liệu, nó có thể phát sóng từ bốn

đến sáu chương trình đồng thời trên SDTV.

Di động: cho phép tiếp nhận tín hiệu truyền hình kĩ thuật số khi người dùng di

chuyển. Phương tiện tiếp nhận có thể là thiết bị thu tín hiệu kĩ thuật số trên xe,

điện thoại di động, máy tính xách tay…

Đa dịch vụ: kết hợp dịch vụ truyền hình và viễn thông trên nền tảng truyền

hình kĩ thuật số tương tự.

1.4.2. Truyền hình trên điện thoại di động

Nhóm 9 – D10VT4 15


Một số nhà điều hành tung ra các loại điện thoại di động có thể nhận tín hiệu kĩ thuất

số. Mặc dù độ phân giải thấp nhưng đó là một sự thành công trong công việc truyền tin

nhắn và hình ảnh kĩ thuật số.

Tại Hàn Quốc, họ đã sử dụng phổ biến dịch vụ truyền hình trên điện thoại di động,

các nhà điều hành tại Bắc Âu tin rằng đây sẽ là xu hướng tiếp theo của ngành di động.

Gã khổng lồ Nokia cũng đã có những động thái trong lĩnh vực này tài triễn lãm điện

thoại di động tại Singapore (2005).

Tại Bắc Mỹ, ước tính có 51 triệu người sử dụng dịch vụ truyền hình di động vào

năm 2009 tạo ra tổng thu nhập 6.6 tỷ USD.

Vào tháng 5 năm 2005. SK Telecom đưa ra dịch vụ truyền hình vệ tinh trên điện

thoại di động gồm có 12 kênh video và âm thanh. Các nhà điều hành Hàn Quốc cũng

tích hợp internet và truyền hình trên điện thoại di động. LG cũng có bước tiến hóa với

30 khung hình/s so với 20 khung hình/s của trước đó.

Sự di động của thiết bị cầm tay là một lợi thế không thể phủ nhận của DVB và

ISDB khi so sánh với ATSC. Một chiếc điện thoại có thể truy cập tivi ngay cả khi ở

trên xe bus, sân vận động hay trên xe. Một phân khúc thị trường mới sẽ xuất hiện, điều

mà các nhà điều hành Mỹ đã đầu tư hơn 3 thập kỉ qua.

Bảng 1.1: Dịch vụ tương tác và mô hình kinh doanh cho truyền hình số tại một vài

nước

Nhóm 9 – D10VT4 16


1.5. Kênh phản hồi cho truyền hình số

Kênh phản hồi như một hệ thống phụ mà nó có thể sử dụng cho mỗi người dùng, riêng

biệt và độc lập với những người khác, tương tác với nhà cung cấp dịch vụ bằng cách

chuyển tiếp hoặc nhận thông tin và yêu cầu của mạng lưới (Manhaes andShieh, 2005).

Kênh phản hồi là môi trường mà các mạng lưới và phát thanh truyền hình trực tiếp tiếp

cận với khán giả. Nó là kênh kết nối trực tiếp được thành lập giữa người sử dụng và

nhà cung cấp dịch vụ của một sản phẩm nhất định. Các thuê bao có thể lựa chọn một

chương trình khác nhau từ một trong những nội dung hiển thị, hoặc thay đổi các góc

độ phát thanh truyền hình chương trình.

Mô hình trong hình 1.6 minh họa hệ thống điển hình của dịch vụ tương tác. Đường

xuống thiết lập kết nối giữa mạng và người xem, có thể xảy ra trường hợp là quảng bá

hay định rõ. Người sử dụng sẵn sàng cho tương tác với mạng bằng đường lên hay kênh

phản hồi. Kênh phản hồi phải được cài đặt cho bất kỳ công nghệ kết nối nào để hình

thành kết nối từ người sử dụng đến mạng.

Hình 1.6: Mô hình hệ thống dịch vụ tương tác điển hình

Hình 1.6 biểu diễn hai kênh thiết lập kết nối người sử dụng và nhà cung cấp dịch

vụ. Bộ phối hợp cung cấp kết nối giữa nhà cung cấp dịnh vụ và mạng, trong khi bộ

Nhóm 9 – D10VT4 17


phận giao diện kết nối mạng tới người sử dụng. Nhà cung cấp dịch vụ quảng bá cấp

phát chuỗi dữ liệu MPEG-2 của tầng giao vận từ kênh quảng bá một chiều tới tới hộp

cài đặt của người sử dụng. Nhà cung cấp dịch vụ của dịch vụ tương tác đưa ra đề nghị

kênh phản hồi cho kết nối từ route định hướng trực tiếp tới route định hướng ngược

lại.

Để cung cấp dịch vụ tốc độ cao cho người sử dụng, nhà cung cấp dịch vụ tương tác

có thể chọn đường dẫn quảng bá để phù hợp dữ liệu trên chuỗi MPEG-2. Trong trường

hợp này, kênh quảng bá có thể bao gồm dữ liệu ứng dụng hay điều khiển kết nối. Ví

dụ như sử dụng một modem cáp thay vì một hộp set-top. Một ứng dụng kiểm soát hai

chiều và một kênh truyền thông cũng sẽ được yêu cầu từ các nhà cung cấp dịch vụ

khác nhau, với mục đích có được đồng bộ hóa.

Điều đáng nói đến là các kênh tương tác có thể được thiết kế để gửi dữ liệu thông

qua mạng lưới kênh phát thanh truyền hình hoặc bằng phương tiện của một kênh cụ

thể.

Sự ra đời của một kênh phản hồi, không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Bảng 1.1

cho thấy rằng các kênh tương tác cũng được thành lập trong chỉ có bốn quốc gia: Hàn

Quốc, Phần Lan, Ý, và Nhật Bản (CPqD, 2005). Ở Anh, mặc dù là có sẵn từ năm

2003, các kênh tương tác đã không hấp dẫn cho người dân và do đó đã không đạt được

mong muốn.

Tổ chức tiêu chuẩn Brazil có một khuyến khích về việc lựa chọn kênh trong băng,

sử dụng công nghệ IEEE WiMax cho kênh trả về.

• Ở Hàn Quốc, tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất được sử dụng là ATSC, quyết

định này là để chọn chất lượng hình ảnh độ nét cao (HDTV) và giống với tiêu

chuẩn được sử dụng tại thị trường Bắc Mĩ (xem xét tới tầm quan trọng cho nền

công nghiệp xuất khẩu thiết bị điện tử của Hàn Quốc). Kênh trả về được áp

dụng thông qua công nghệ ADSL (công nghệ rất được ưa chuộng tại đất nước

này), đã được sử dụng từ năm 2003, trong các ứng dụng như là các phiên hỏi và

đáp trên rất nhiều chương trình truyền hình với khan giả, trên các chương trình

giáo dục, và trong các cuộc thăm dò ý kiến trên TV.

Nhóm 9 – D10VT4 18


• Phần Lan, cũng giống như các quốc gia châu Âu khác, sử dụng tiêu chuẩn

truyền hình số DVB – T. Một số ứng dụng của các dịch vụ tương tác được đưa

ra thông qua một kênh trả về, được thực hiện bởi hệ thống thoại mặt đất được

chia sẻ (SLTS) hoặc bởi hệ thống tin ngắn (SMS) của các nhà điều hành di

động.

• Ý, cũng sử dụng tiêu chuẩn DVB – T để phục vụ cho truyền hình số, và cũng đã

sử dụng kênh trả về thông qua SCTS.

• Ở Nhật, để mở rộng nền công nghiệp điện – điện tử và tiếp tục duy trì vị trí

đứng đầu trong lĩnh vực truyền hình (bên cạnh việc ưu tiên chất lượng hình ảnh

cao), tiêu chuẩn ISDB – T đã được phát triển, kênh trả về được thực hiện bởi

công nghệ ADSL.

1.6. Tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số

Có 5 hệ thống truyền hình số chính đang hoạt động trên thế giới: Ủy ban các hệ thống

truyền hình tiên tiến Mỹ (ATSC), truyền hình số mặt đất châu Âu (DVB – T), truyền

hình số dịch vụ tích hợp Nhật Bản (ISDB – T), tiêu chuẩn quốc tế cho truyền hình số

Brazil (ISDTV hay ISDB – Tb) và tiêu chuẩn truyền hình số Trung Quốc (DTMB)

(Farias et al., 2008; Resende, 2004). Trong chương này, ta sẽ phân tích 5 hệ thống này.

Sự giống nhau giữa các hệ thống này là chúng vẫn duy trì cùng một băng tần số

được sử dụng cho đến nay, cải thiện kích thước dọc và ngang, cải thiện màu sắc, đưa

ra tỉ lệ 16:9 để tương xứng với định dạng của một phòng chiếu phim (hệ thống tương

tự sử dụng tỉ lệ màn 4:3), hỗ trợ âm thanh đa kênh độ trung thực cao và truyền dữ liệu.

Cũng có những tiêu chuẩn cho truyền hình số qua cáp và vệ tinh. Các thông số kỹ

thuật của tín hiệu truyền hình mặt đất được chỉ ra trong bảng 1.2 (Tude, 2006).

Đối với một chuẩn truyền hình số, kỹ thuật điều chế được sử dụng để truyền tín

hiệu đi là thông số kỹ thuật chính. Có 2 phương pháp thường dùng: điều chế đơn sóng

mang (SCM), và điều chế đa sóng mang (MCM); mỗi mô hình điều chế sẽ tạo ra các

dạng tín hiệu khác nhau trong kênh truyền, ngoài việc sử dụng các phương pháp mã

hóa khác nhau (Drury et al., 2001).

Nhóm 9 – D10VT4 19


Bảng 1.2: Các thông số kĩ thuật của truyền hình mặt đất (TELECO, 2006)

Hình 1.7: Các tùy chọn chuẩn cho truyền hình số

Nhóm 9 – D10VT4 20

ATSC DVB-T ISDB-T ISDTV DTMB

Số hóa

Video

MPEG-2 MPEG-2 MP

G-2

H.264 MPEG-2

Số hóa âm

thanh

Dolby AC-

3

MPEG-2

ACC

MPEG-2

AAC

H.264 MPEG-2

Ghép kênh MPEG MPEG MPEG MPEG MPEG

Tín hiệu 8-VSB Multiplex Multipl

x

Multiplex SCM

MCM

Truyền Điều chế COFDM COFDM COFDM

Phần sụn DASE MHP ARIB Ginga IMP


Hệ thống của Mỹ (ATSC) sử dụng phương pháp truyền SCM, với khung điều chế

8-VSB (giải biên 8 mức), và OQAM (điều biên cầu phương bù) tương ứng, trong khi

đó các hệ thống của Châu Âu (DVB-T), Brazil (ISDTV) và Nhật Bản (ISDB-T) sử

dụng phương pháp MCM và sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực

giao được mà hóa (COFDM) (Resende, 2004). Chuẩn của Trung Quốc sử dụng cả

SCM và MCM.

Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) không phải mà một kỹ thuật mới, và xuất

hiện trong nhiều chuẩn phát thanh, truyền hình số và các hệ thống truyền dẫn. Tất cả

đều sử dụng các tín hiệu số trực giao, ví dụ không có sự can nhiễu giữa chúng. Hình

1.7 mô tả các tùy chọn tiêu chuẩn cho truyền hình số.

Có năm hệ thống truyền hình kỹ thuật số chính hoạt động trên thế giới:

The European Digital Video Broadcasting Terrestrial (DVB-T) : Phát thành

truyền hình số mặt đất Châu Âu

The Japanese Integrated Services Digital BroadcastingTerrestrial (ISDB-T):

Dịch vụ phát sóng kĩ thuật số mặt đất.

The Brazilian International Standard for Digital Television (ISDTVor ISDB-

Tb): Tiêu chuẩn quốc tế của Brazil cho truyền hình kỹ thuật số

And the Chinese Standard for Digital Television (DTMB) (Farias et al.,2008;

Resende, 2004). : Và tiêu chuẩn của Trung Quốc cho truyền hình kỹ thuật số

The American Advanced Television Systems Committee (ATSC) : Ủy ban Hệ

Thống Truyền Hình Nâng Cao Mỹ

1.6.1. Chuẩn DVB-T

Chuẩn truyền hình kỹ thuật số Châu Âu, Digital Video Broadcasting (DVB), được bắt

đầu vào năm 1993 bởi một nhóm gồm hơn 300 thành viên. Trong số đó có các nhà sản

xuất thiết bị, nhà khai thác mạng, các nhà phát triển phần mềm và các phòng ban quy

định của 35 quốc gia. Tiêu chuẩn này bao gồm một tập hợp các tài liệu liên quan đến

phát thanh truyền hình, vận chuyển, mã hóa, và trung gian. Hiện nay, DVB được áp

dụng trong Liên minh châu Âu, Úc, New Zealand, Malaysia, Hồng Kông, Singapore,

Ấn Độ và Nam Phi, và hơn 100 quốc gia khác (DVB, 2006).

Nhóm 9 – D10VT4 21


DVB-T được phát triển để đáp ứng nhu cầu khác nhau của các quốc gia khác nhau,

và, vì lý do đó, nó là một tiêu chuẩn linh hoạt liên quan tới các chế độ thiết lập (trong

tổng số 126 thiết lập có thể). Hệ thống phát thanh truyền hình hoạt động tại các kênh 6,

7, hoặc 8 MHz, với ghép kênh COFDM, với 1705 sóng mang (hệ thống 2K) hoặc 6817

sóng mang (8K hệ thống), và tốc độ phát sóng của nó có thể thay đổi từ 5 đến 31,7

Mbit/s. SDTV phát sóng trên DVB-T cho phép phát sóng đồng thời lên đến sáu

chương trình trên cùng băng thông trên mặt đất. Mã hóa kênh được thực hiện để làm

giảm tác dụng của các kênh trên các tín hiệu phát sóng, do đó làm giảm số lượng các

lỗi.

Để bảo vệ chống lại các lỗi, tiêu chuẩn DVB sử dụng mã Reed-Solomon kết hợp

với một mã xoắn của các loại được sử dụng trong truyền thông di động, chẳng hạn như

hệ thống CdmaOne (IS-95) được sản xuất bởi Qualcomm, với một số bit bị nén. Việc

sử dụng khoảng bảo vệ giữa các biểu tượng của các sóng mang khác nhau đảm bảo

không bị nhiễu liên ký hiệu (Alencar, 2002b).

Trong phạm vi điều chế, Truyền hình cáp kỹ thuật số (DVB-C) sử dụng điều chế

64-QAM, với 6 bit trên một ký hiệu; Truyền hình số vệ tinh (DVB-S) sử điều chế

QPSK; Truyền hình vi ba số hoạt động trên mức tần số lên đến 10GHz (DVB-M) sử

dụng hệ thống phân bổ đa kênh đa điểm (MMDS) với 16, 32 hay 64-QAM; và Truyền

hính vi ba số hoạt động trên tần số lớn hơn 10GHz (DVB-MS) sử dụng dịch vụ phân

bố đa điểm khu vực (LMDS) với điều chế QPSK (Alencar, 2007a, Resende,

2004,Fernandeset al., 2004,MHP, 2006).

Các thông số kỹ thuật cho tiêu chuẩn DVB

Liên minh DVB châu Âu đã phát triển một bộ các thông số kỹ thuật cho các dịch

vụ tương tác, mô tả các giải pháp cho một loạt các thiết lập mạng có thể, bao gồm cả

các thông số kỹ thuật phát thanh truyền hình tiêu chuẩn của nó, cũng như các mạng

tương tác có khả năng cung cấp các hệ thống truyền hình kỹ thuật số với các kênh trở

lại. Hình 1.8 mô tả kiến trúc tiêu chuẩn DVB và hình 1.9 minh họa các sơ đồ tiêu

chuẩn. Bảng 1.3 tóm tắt các lĩnh vực kỹ thuật quy định và các từ viết tắt tương ứng.

Mặc dù bộ thông số kỹ thuật này đã được xác định cho các tiêu chuẩn châu Âu của

truyền hình kỹ thuật số, nhưng chỉ có một vài quốc gia, bao gồm cả Phần Lan, Ý và

Nhóm 9 – D10VT4 22


Anh, hiện đang sử dụng các kênh trả về trên phát sóng truyền hình kỹ thuật số của họ

(CPqD, 2005).

Nền tảng nhà đa phương tiện (MHP)

MHP là một hệ thống phần sụn mở được thế kế cho tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật

số Châu Âu. Nó định nghĩa một giao diện chung giữa các ứng dụng tương tác số và

các đầu cuối cài đặt ứng dụng này.

Hình 1.8: Kiến trúc chuẩn DVB

Hình 1.9: Sơ đồ tiêu chuẩn DVB (TELECO, 2006)

Nhóm 9 – D10VT4 23


Giao diện này đệm các nhà cung cấp từ phần cứng hoặc phần mềm cụ thể được sử

dụng bởi các thiết bị đầu cuối. MHP mở rộng các tiêu chuẩn DVB hiện có để các dịch

vụ tương tác và phát thanh truyền hình trong tất cả các mạng lưới phát thanh truyền

hình, bao gồm cả mặt đất, truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp và hệ thống vi ba. MHP

được dựa trên một flatform DVB-J, trong đó bao gồm một máy ảo được xác định phù

hợp với thông số kỹ thuật của máy ảo Java từ Sun Microsystems.

Bảng 1.3: Bộ các thông số kĩ thuật của tiêu chuẩn DVB cho kênh tương tác

Kênh tương tác Viết tắt

ISDN DVB-RCP

DECT DVB-RCD

GSM DVB-RCG

CATV DVB-RCC

LMDS DVB-RCL

Vệ tinh DVB-RCS

SMATV DVB-RCCS

Mặt đất DVB-RCT

Một số gói phần mềm cung cấp các API chung cho số lượng lớn các tài nguyên của

nền tảng này. Một API là một giao diện mã nguồn mà một hệ điều hành thường cung

cấp để hỗ trợ các yêu cầu cho các dịch vụ được thực hiện bởi chương trình máy tính.

Các ứng dụng MHP truy cập vào một nền tảng duy nhất từ những API cụ thể này.

MHP có ba cấu hình khác nhau cung cấp bộ tài nguyên và các chức năng tương tác

khu vực, tương tác với một kênh trả về và truy cập Internet. Bên cạnh các ứng dụng

thủ tục MHP cũng chấp nhận các ứng dụng khai báo, sử dụng định dạng DVB –

HTML (MC/MCT/FINEP/FUNTTEL, 2004, MHP, 2006, Piesing, 2006).

Nhóm 9 – D10VT4 24


1.6.2. Tiêu chuẩn ATSC

Tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Mỹ (ATSC), bao gồm HDTV, SDTV, truyền dữ

liệu, âm thanh đa kênh, và truyền hình tận nhà (ATSC, 1995b).

Bắt đầu vào năm 1982 và hiện nay gồm có khoảng 130 thành viên (các nhà sản xuất

thiết bị, nhà khai thác mạng, các nhà phát triển phần mềm, và các ban ngành quy

định), liên minh ATSC đã được hoạt động tại Hoa Kỳ kể từ tháng 11 năm 1998, và các

tiêu chuẩn đã được thông qua bởi một vài quốc gia khác, bao gồm Canada, Hàn Quốc

và Mexico. Năm 2006, người ta ước tính rằng hơn 28 triệu chiếc TV kỹ thuật số đã

được bán ở Mỹ từ năm 1998. ATSC được tạo thành từ một tập hợp các tài liệu trong

đó xác định các tiêu chuẩn áp dụng, bao gồm cả những tài liệu liên quan đến phát

thanh truyền hình, giao thông vận tải, mã hóa, và trung gian (Richeret al., 2006).

Truyền hình mặt đất hoạt động với kênh 6, 7 hoặc 8 MHz. Các thông tin ban đầu,

với tốc độ 1 Gb/s được nén đến 19,3 Mbit/s và sau đó mã hóa, bảo vệ chống lại các lỗi,

với một bộ mã hóa Reed-Solomon (cùng mã sử dụng trên DVD) và một bộ mã hóa

lưới mắt cáo. Tín hiệu kết quả được điều chế trong 8-VSB phát sóng trên một kênh 6

MHz, sử dụng SCM.

Kỹ thuật điều chế VSB được sử dụng trên PAL-M và NTSC do nền kinh tế băng

thông liên quan đến AM (cho phát sóng video) và vì thế hệ của nó đòi hỏi thiết bị ít

chính xác và rẻ hơn cần thiết cho bang đơn (SSB) (Alencar, 2007a). Tuy nhiên, nó cho

thấy vấn đề trong việc tiếp nhận bởi bộ ăng-ten truyền hình thông thường và không

làm việc tốt với thu điện thoại di động. Trong khi đó, truyền hình cáp sử dụng 64-

QAM điều chế (tương tự như DVB) và phát thanh truyền hình vệ tinh sử dụng điều

chế QPSK (cũng tương tự như DVB).

Nhóm 9 – D10VT4 25


Hình 1.10: Kiến trúc của tiêu chuẩn ATSC

Hình 1.11: Sơ đồ tiêu chuẩn ATSC (TELECO, 2006)

Hệ thống ATSC, có kiến trúc được mô tả trong hình 1.10, sử dụng định dạng

1920×1080 điểm ảnh với 60 khung hình/giây quét xen kẽ, hoặc 1280 × 720, với chức

năng quét tiến bộ của 30 hình/giây. Video sử dụng mã hóa MPEG-2, được tạo ra bởi

nhóm các chuyên gia về hình động (MPEG), và âm thanh theo chuẩn Dolby AC-3,

Nhóm 9 – D10VT4 26


phiên bản tiêu chuẩn được sử dụng trong nhà hát và các thiết bị âm thanh chất lượng

cao. Hình 1.11 minh họa các chương trình của tiêu chuẩn ATSC.

Hệ thống cũng cho phép một số chất lượng hình ảnh với 18 định dạng khác nhau

(SDTV, HDTV, hoặc chất lượng hình ảnh trung gian với tốc độ khung hình khác

nhau), hơn nữa còn tạo ra những dữ liệu truyền dẫn. Hệ thống đã được phát triển triển

để hoạt động trên các kênh truyền hình với một số tính năng nhằm suy giảm nhiễu

trắng để thúc đẩy đa hướng và nhiễu pha. Nó cũng được thiết kế để hoạt động trên các

băng tần quá tải với hiệu suất phổ là tối ưu, mà không cần sự can thiệp của truyền hình

NTSC (Alencar, 2007a, Resende, 2004, Fernandes et al., 2004, DASE, 2003, Richer et

al., 2006).

DTV điều kiện ứng dụng phần mềm (DASE)

DASE là một tiêu chuẩn ATSC trong đó xác định nền tảng cho các chức năng tiên

tiến trong máy thu. Nó tương tác với các dịch vụ nền tảng của máy thu, trong đó máy

thu có thể chấp nhận đầu vào từ các sóng mang và từ người sử dụng cuối cùng và tạo

ra công suất của âm thanh và đồ thị đến hệ thống máy thu. Những nền tảng của máy

thu là cung cấp các dịch vụ cần thiết cho DASE, chẳng hạn như hoạt động của hệ

thống dịch vụ, dịch vụ đầu ra, và các dịch vụ bộ nhớ. Nó cũng có hai môi trường ứng

dụng để sao lưu các ứng dụng khai báo và thủ tục: môi trường ứng dụng khai báo

(DAE), và môi trường ứng dụng thủ tục (PAE), trong đó xử lý nội dung với các đối

tượng hoạt động trong một máy ảo Java. Ngoài DAE và PAE, DASE còn có bộ giải

mã nội dung đó không chỉ phục vụ thủ tục mà còn là các ứng dụng khai báo để giải mã

và trình bày của các loại nội dung phổ biến, chẳng hạn như PNG và các định dạng

JPEG...

1.7. Chuẩn ISDB-T Truyền hình kỹ thuật số tiêu chuẩn ISDB-TWAS hình thành để thực hiện việc phát

sóng kỹ thuật số của các tín hiệu truyền hình, điều này làm cho nó có thể cho HDTV

có thể truy cập không chỉ cho người sử dụng máy thu cố định mà còn với máy thu di

động, máy thu không dây, với độ nét hình ảnh thấp. Quy định tại Nhật Bản vào năm

1999, bởi các kỹ thuật số phát sóng Nhóm chuyên gia (DIBEG), ISDB-T liên quan đến

Nhóm 9 – D10VT4 27


một số doanh nghiệp và các nhà khai thác truyền hình từ quốc gia đó. Cho đến nay, nó

chỉ được áp dụng ở Nhật Bản, tuy nhiên, các ISDB được cho là tập hợp các bộ lớn

nhất của phương tiện kỹ thuật trong ba tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số chính: độ nét

cao, truyền dữ liệu, và tiếp nhận điện thoại di động và cầm tay (Asami and Sasaki,

2006, Takada and Saito, 2006).

Hệ thống ISDB, có kiến trúc được mô tả trong hình 1.12, có thể phát sóng video,

âm thanh, dữ liệu, hoặc một sự kết hợp của cả ba, vì nó trình bày một sự linh hoạt cao

của các thiết lập, nhờ vào cách thức mà nó đã được hình thành. Cách băng thông của

nó là phân đoạn định nghĩa phương thức truyền, được gọi là băng phân đoạn truyền

OFDM (BST-OFDM). Nó có 13 phân đoạn khác nhau có thể được thiết lập trong ba

chế độ khác nhau, các chế độ này, lớp của hệ thống, có thể được điều chỉnh một cách

độc lập bằng các phương tiện của đề án điều chế đa cấp, và truyền qua một hệ thống

MCM, đó là OFDM. Nó có thể được xem như là một phiên bản cải tiến của tiêu chuẩn

châu Âu. Hình 1.13 cho thấy các chương trình tiêu chuẩn ISDB.

Các đặc điểm chính của ISDB-T là:

• Truyền HDTV, SDTV, LDTV

• Truyền tải nhiều chương trình

• Các dịch vụ tương tác và đa phương tiện chất lượng cao cho điện thoại cố và

máy thu truyền thống

• Có thứ bậc truyền, mà chấp nhận một số ít thiết lập cho máy thu khác nhau,

một phần bao gồm tiếp nhận;

Nhóm 9 – D10VT4 28


Hình 1.12: Kiến trúc tiêu chuẩn ISDB

Hình 1.13: Chương trình của chuẩn ISDB (TELECO, 2006)

ISDB-T hoạt động với kênh 6, 7, 8 MHz, sử dụng COFDM ghép với các biến thể,

và mã hóa của tín hiệu tải trọng với MPEG-2. Sự bảo vê dựa trên các lỗi được cung

Nhóm 9 – D10VT4 29


cấp bởi Reed-Solomon kết hợp với mã xoắn, thiết kế cho các hệ thống thứ bậc với

nhiều cấp độ, ISDB-T đạt đến một tốc độ truyền tải thay đổi giữa 3,65 và 23,23

Mbit /s. Đối với truyền hình cáp, nó sử dụng điều chế 64-QAM, trong khi phát sóng

truyền hình vệ tinh nó sử dụng điều chế 8-PSK. (Alencar, 2007a, Resende, 2004,

Fernandeset al., 2004,ARIB, 2006, Asami and Sasaki, 2006,Takada and Saito, 2006).

1.8. Chuẩn ISDTV Những hành động đầu tiên để thực hiện truyền hình kỹ thuật số ở Brazil bắt đầu vào

cuối năm 1990 với công việc của Brazilian Commission of Communications of the

National Telecommunications Agency (Anatel). Từ tháng 11 năm 1998 đến tháng 5

năm 2000, lĩnh vực rộng lớn và các thử nghiệm được thực hiện với các tiêu chuẩn

truyền hình kỹ thuật số có sẵn tại thời điểm đó.

Dự án cho sự phát triển của hệ thống truyền hình kỹ thuật số của Brazil (SBTVD),

mà sau này được gọi là hệ thống quốc tế cho truyền hình kỹ thuật số (ISDTV hoặc

ISDB-Tb), đã được đưa ra vào tháng Mười năm 2003. Hơn một trăm tổ chức đã tham

gia dự án ISDTV, bao gồm cả ngành công nghiệp, các trường đại học, trung tâm

nghiên cứu, và các công ty phát thanh truyền hình. Vào tháng Hai năm 2006, báo cáo

có chứa các đề xuất cho các tiêu chuẩn ISDTV đã được phát hành (CPqD, 2006).

Tiêu chuẩn ISDTV sử dụng một công nghệ tương tự như tiêu chuẩn ISDB-T của

Nhật Bản để mã hóa và điều chế của tín hiệu truyền hình kỹ thuật số. Các tín hiệu

được truyền đi bằng cách sử dụng băng phân đoạn truyền (BST) kỹ thuật và tần số trực

giao phân chia (OFDM). Kiến trúc của tiêu chuẩn ISDTV được thể hiện trong hình

1.14.

Ban ISDTV thông qua H.264 là tiêu chuẩn nén video. H.264 là sử dụng để mã hóa

tín hiệu video tiêu chuẩn và độ nét cao, đồng thời giảm độ phân giải cho điện thoại di

động hoặc máy thu cầm tay. Việc áp dụng H.264 là một sự đổi mới quan trọng trong

mối quan hệ với tất cả các tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số khác.

Nhóm 9 – D10VT4 30


Hình 1.14: Kiến trúc của chuẩn ISDTV

Phần mềm trung gian

Phần mềm trung gian sử dụng các tiêu chuẩn Ginga, trong đó xác định một tập hợp

các chức năng chung hỗ trợ các môi trường ứng dụng Ginga. Các Ginga-Core bao gồm

các bộ giải mã chung và thủ tục có thể được sử dụng để chuẩn bị cho các dữ liệu được

vận chuyển thông qua các kênh tương tác. Ginga-Core cũng hỗ trợ các mô hình hiển

thị dựa trên khái niệm của ISDTV. Thông số kỹ thuật Ginga cho kiến trúc và các ứng

dụng được thiết kế để làm việc trên mặt đất phát sóng thu truyền hình kỹ thuật số,

nhưng cũng có thể được sử dụng cho các hệ thống khác, chẳng hạn như truyền hình vệ

tinh, hệ thống DTV cáp. Một số công nghệ đã được nghiên cứu cho các kênh trở lại.

Phân tích ủng hộ công nghệ WiMAX, đặc biệt là công nghệ WiMAX-700, mà là một

thiết kế mới của WiMAX (Meloni, 2007). Nó thường hoạt động trong MHz băng tần

chính 400-900 (UHF) và tùy chọn, từ 54 MHz đến 400 MHz như một băng thứ cấp

(VHF). ISDTV duy trì các đặc điểm chính như truyền hình tương tự, bao gồm cả việc

sử dụng các băng tần VHF/UHF và kênh 6 MHz. Kế hoạch triển khai ISDTV yêu cầu

tất cả vốn nhà nước phải được chấp thuận vào cuối năm 2009, trong khi tất cả các

Nhóm 9 – D10VT4 31


thành phố khác của Brazil cần phải nhận được các tín hiệu kỹ thuật số vào cuối năm

2013. Để tiếp nhận điện thoại di động, Brazil và Nhật Bản sử dụng các tiêu chuẩn

OneSeg, trong đó bao gồm H.264/MPEG-4 AVC cho video và HE-ACC cho âm

thanh, gói gọn trong một dòng MPEG-2 vận chuyển. Độ phân giải là 320/240 pixel

(QVGA) và truyền tải video tỷ lệ là 220-320 kbit/s. Tốc độ truyền âm thanh là 48-64

kbit/s. Kiểu điều chế là QPSK, với tỷ lệ 2/3 mã hóa và tốc độ truyền dẫn cuối cùng của

416 kbit/s.

1.9. Chuẩn DTMB Trung Quốc có hơn 400 triệu máy thu truyền hình, khoảng 30% của truyền hình 1,4

tỷ USD đặt ra trên toàn thế giới. Chính phủ Trung Quốc bắt đầu phát triển các tiêu

chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc vào năm 1994 và hoàn thành quá trình này

vào năm 2006, sau khi phòng thí nghiệm và kiểm tra nghiêm ngặt.

Trong năm 2001, chính phủ Trung Quốc công bố kêu gọi đề xuất tiêu chuẩn. các đề

xuất đã được lựa chọn hiệu quả băng thông cao hơn vùng phủ sóng lớn hơn so với hệ

thống hiện có, tiêu thụ ít năng lượng cũng như tính di động cao, thu cố định và di động

và trong nhà và ngoài trời, và cũng hỗ trợ SDTV cũng như HDTV. Một số đề xuất đã

được gửi.

Hệ thống này được đặt tên là cấu trúc khung, Mã kênh và điều chế cho kỹ thuật số

truyền hình mặt đất hệ thống phát thanh (Tiêu chuẩn GB 20.600-2.006), nhưng nó

thường được gọi là kỹ thuật số mặt đất truyền hình đa phương tiện phát thanh truyền

hình (DTMB). Nó đã trở thành chuẩn bắt buộc trên 01 Tháng 8 2007 (Songet al.,

2007a). Phần mềm trung gian cho các tiêu chuẩn của Trung Quốc được gọi là tương

tác Media Plataform (IMP). Nó được dựa trên MHP, DASE, và ARIB plataforms và

có thể được mô tả trong ba loại: cấu hình Enhanced Service, cấu hình T- Commerce và

cấu hình MultiNetwork Service (Hong-pang và Shi-bao, 2004). Các kiến trúc của tiêu

chuẩn DTMB được thể hiện trong hình 1.15.

Mã hóa và điều chế

Nhóm 9 – D10VT4 32


Hình 1.15: Kiến trúc của chuẩn DTMB

Các đầu ra chuỗi nhị phân từ FEC được chuyển đổi thành một điều chế vuông góc

biên độ M-ary (MQAM). Tiêu chuẩn hỗ trợ 4-QAM, 4-QAM-NR (Nordstrom

Robinson), 16-QAM, 32-QAM và 64-QAM chòm sao.

1.10. Truyền hình độ nét cao Số hóa có lợi thế của nó, nhưng nó cũng tạo ra vấn đề cho tương lai, chủ yếu phía

người tiêu dùng, vì nó thúc đẩy tăng tốc quá trình phát triển sản phẩm mới.

Japan Broadcasting Corporation (Nippon Hoso Kyokai - NHK) đang phát triển một

sáng kiến nghiên cứu cho việc tạo ra một tiêu chuẩn mới cho truyền hình kỹ thuật số,

có tên là Super Hi-Vision. Hệ thống truyền hình độ nét cao màn ảnh rộng có 4000

dòng quét và có nhiệm vụ cung cấp hình ảnh như thật mà người xem cảm giác như thể

họ xem tại chính nơi phát sóng (NHK, 2008).

Các đặc điểm của Super Hi-Vision, cũng được gọi là độ nét cao (UHDTV), bao

gồm:

• Hệ thống này sử dụng định dạng hình ảnh 7680 x 4320 pixels, khoảng 33

meapixels cao hơn so với chuẩn HDTV khoảng 16 lần , tỷ lệ khung hình là 1.77

(16:9).

Nhóm 9 – D10VT4 33


• Các dòng quét là không đáng kể ngay cả khi tương đối gần với màn hình, và

một góc nhìn rộng hơn mang đến cảm giác chân thực hơn.

• Hệ thống âm thanh ba chiều mới với 24 loa phóng thanh (22,2 kênh), cảm giác

chân thực.

• Một bộ mã hóa được phát triển bởi NHK phục vụ cho việc truyền tải 1 cách

hiệu quả và phát ra sóng tín hiệu Super Hi – Vision. Các bộ mã hóa nén tín hiệu

video từ khoảng 24 gigabit/s xuống còn 180-600 Mbit/s và âm thanh một từ 28

Mbit/s đến 7-28 Mbit/s.

• Tiêu chuẩn này cung cấp độ phân giải 32 triệu điểm ảnh so với HDTV là 2 triệu

điểm ảnh.

• Tốc độ refresh là 60 khung hình mỗi giây.

Hệ thống âm thanh, mà đã được chứng minh bởi NHK tại Hoa Kỳ, có 20 loa và hai

hiệu ứng loa phóng đặc biệt (22,2 kênh). Các máy ảnh chụp những hình ảnh có độ

phân giải 8 megapixel (Alencar, 2006).

Bộ Nội vụ và bộ Truyền thông của Nhật Bản sẽ thiết lập một quan hệ đối tác công

cộng và tư nhân để phát triển công nghệ cho UHDTV với hy vọng đưa ra một tiêu

chuẩn quốc tế dành cho Super Hi-Vision. Việc phát sóng dự kiến sẽ bắt đầu sau 2015,

và nó được đề xuất phát triển thông qua cáp quang.

1.11. Máy thu truyền hình Hầu hết các thiết lập truyền hình được sản xuất trên thế giới vẫn sử dụng ống tia

cực âm (CRT). Chúng là khá chân thực, chắc chắn, và có độ tương phản tốt và hiển thị

màu sắc sắc nét. Tuy nhiên, chúng khá cồng kềnh và nặng nề. Một số nhà sản xuất đã

đầu tư giúp chúng phẳng hơn, ống hẹp hơn, có thể cung cấp cho các màn hình CRT

kéo dài tuổi thọ.

Các công nghệ để sản xuất plasma và tinh thể hiển thị (LCD) truyền hình chất lỏng

đã được biết đến trong nhiều thập kỷ. Màn hình LCD hoạt động lần đầu tiên vào năm

1963, trong khi plasma được phát minh vào năm 1964. TV đầu tiên dựa trên công nghệ

plasma đã được phát triển trong năm 1997.

Nhóm 9 – D10VT4 34


Sự khác biệt cơ bản giữa màn hình plasma và LCD là một plasma phát ra ánh sáng

từ mỗi điểm trên màn hình, với việc sử dụng các tế bào sử dụng đèn neon và khí đốt

xenon, trong khi hiện tượng phát quang của một màn hình LCD phụ thuộc vào một

nguồn ánh sáng nằm ở phía sau màn hình.

Trong cả hai trường hợp, mỗi điểm ảnh được tạo thành từ ba phân điểm ảnh: đỏ,

xanh lá cây, và màu xanh, tạo thành hệ thống RGB. Trên màn hình LCD tinh thể lỏng

kiểm soát việc thông qua ánh sáng phát quang phụ pixels.This có thể phản xạ, khi nó

sử dụng ánh sáng của môi trường xung quanh nó, truyền qua, khi ánh sáng phía sau

màn hình, hoặc transflective, nếu có cả hai quy trình.

Mà không xem xét các chi phí ban đầu, màn hình LCD là kinh tế hơn bởi vì nó sử

dụng ít năng lượng hơn so với các màn hình plasma. Sự khác biệt có thể lên đến 20%

và thay đổi tùy theo các hình ảnh hiển thị: màn hình LCD có mức tiêu thụ liên tục,

trong khi màn hình plasma có mức tiêu thụ cao hơn khi hiển thị các cảnh tươi sáng

hơn. Màn hình plasma có một số lợi thế trong mối quan hệ với góc nhìn và độ tương

phản. Màn hình LCD sáng hơn một plasma, trong đó cải thiện trực quan trong môi

trường nhẹ hơn. Sự sinh sản của màu sắc trên màn hình plasma là phong phú hơn và

chính xác

Theo như độ phân giải với định nghĩa của hình ảnh trên màn hình, màn hình LCD

có lợi thế vì thường chứa nhiều pixel. Màn hình Plasma và LCD được ước tính có tuổi

thọ kéo dài từ 50 đến 60 nghìn giờ, nhưng màn hình plasma mất đi hiện tượng phát

quang nhanh hơn so với màn hình LCD.

Có một số màn hình sử dụng bóng chiếu hình CRT hoặc kỹ thuật vi hiển thị

(Microdisplay). Một màn hình CRT có kích thước khá nặng nề, nhưng hình ảnh nó tạo

ra chất lượng cao. Màn hình Microdisplay có thể sử dụng một màn hình LCD, màn

hình Digital Light Processing (DLP), hoặc màn hình Liquid Crystal on Silicon

(LCoS).

Trong các máy chiếu DLP, ánh sáng của bóng đèn của nó là tập trung trên bề mặt

của một mạch tích hợp (chip), chúng phản ánh bề mặt bao gồm hàng ngàn các gương

cực kỳ nhỏ, nó điều chỉnh các trạng thái của mỗi điểm ảnh được chiếu trên màn hình.

Nhóm 9 – D10VT4 35


Hệ thống DLP one-chip là khả năng cho dự án 16,7 triệu màu (24 bit của mức độ màu

sắc), trong khi các hệ thống DLP thress-chip có thể dự án 35 triệu màu.

Công nghệ LCoS tạo ra hình ảnh bằng cách sử dụng gương cố định lắp ráp trên bề

mặt của một chip, và sử dụng một ma trận tinh thể lỏng để kiểm soát số lượng ánh

sáng phản xạ. Tuy nhiên, sản xuất chip LCoS là phức tạp hơn, và cũng làm cho các

máy thu hình đắt tiền hơn.

Các công ty như Samsung Electronics đang đầu tư vào TV độ nét cao với điốt phát

sáng (LED) và laser, chúng tạo ra một phạm vi màu sắc rộng hơn so với bóng đèn.

Đèn LED tạo ra các màu cơ bản: đỏ, xanh lá cây và xanh dương. Những tia sáng

được phát ra trong một dải hẹp độ dài sóng rất gần với những người duy nhất, màu sắc

tinh khiết, cho ra hình ảnh rực rỡ. Ba màu cơ bản được chiếu trong cường độ khác

nhau ở cùng một chỗ trên màn ảnh truyền hình, và tạo ra một bảng màu của các màu

sắc trong một phạm vi rộng lớn hơn so với TV mà không có công nghệ này.

Hiện tại, các đèn LED trong bộ truyền hình là tất cả trong mô hình chiếu phía sau.

Các thiết bị này được dự kiến sẽ kéo dài tuổi thọ của truyền hình, không giống như

bóng đèn thường được sử dụng trong TV chiếu phía sau, roomates thường phải được

thay thế mỗi vài năm với chi phí cao.

TV laser, mô hình không giống như đèn LED, chưa có mục đích thương mại,

nhưng nhiều nhà sản xuất đã chứng minh họ tại hội chợ thương mại. Mitsubishi

Digital Electronics đã giới thiệu một tia laser truyền hình màn hình lớn tại Consumer

Electronics Show ở LasVegas vào tháng Một năm 2008. Các tia laser tạo ra màu sắc

cực kỳ bão hòa. Laser là khả năng để cung cấp cho hơn 90% dải màu mà mắt người có

thể cảm nhận được. Màn hình plasma và màn hình LCD thể hiện một gam màu đạt đến

tương ứng chỉ có 40% và 35%.

Phạm vi đặc biệt của các màu được tạo ra bởi laser và đèn LED có thể cung cấp

một lợi thế cạnh tranh cho TV có bóng hiếu phía sau, chúng bị mất thị phần do sự phát

triển của plasma và các mô hình hiển thị tinh thể lỏng. TV có bóng chiếu phía sau

Nhóm 9 – D10VT4 36


thường được chiếu sáng bởi đèn thủy ngân màu trắng ánh sáng cao áp. Đèn LED

thường được sử dụng với màn hình 50 inch, 56 inch và 61 inch (Eisenberg, 2007).

1.8. Tổng kết chương ITruyền hình số ra đời với những đặc tính vượt trội đang dần thay thế truyền hình

tương tự. Nó cho phép thực hiện các chương trình phát thành màn ảnh rộng chất lượng

cao với âm thanh nổi cùng với khả năng tích hợp các dịch vụ truyền hình với các dịch

vụ internet trên các mạng băng rộng truyền bá đi khắp thế giới. Ngoài ra, truyền hình

số cho phép thu di động, khả năng tương tác và thuận tiện cho việc sao chép, lưu trữ

và sản xuất hậu kỳ, điều mà hiện nay truyền hình tương tự chưa làm được. Xét trên

khía cạnh kỹ thuật, truyền hình số cho chất lượng hình ảnh vô cùng rõ ràng, loại bỏ

hiện tượng nhiễu giao thoa và hiệu ứng ảnh ma mà truyền hình tương tự đang gây ra

ảnh hưởng đến người xem ở những khu vực có nhiều nhà cao tầng và các vùng đồi núi.

Nội dung chương 1 đã trình bày những khái niệm cơ bản nhất của truyền hình kỹ thuật

số, các nền tảng cơ bản của chương trình kỹ thuật số, tổng quan về truyền hình độ nét

cao và các tiêu chuẩn truyền hình số tiêu biểu như DVB – T, ATSC, ISDB – T,

DTMB, truyền hình độ nét cao, phần cuối có đề cập đến máy thu truyền hình.

Nhóm 9 – D10VT4 37


CHƯƠNG 10. KỸ THUẬT SỐ ĐA PHƯƠNG TIỆN

PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH MẶT ĐẤT

(DMTB)

10.1 Giới Thiệu

Trung Quốc là nước có số người dùng đồ điện tử nhiều nhất Thế Giới. Hiện tại

nước này có hơn 400 triệu Tivi, chiếm khoảng 30% số Tivi trên toàn thế giới. Giống

như các nước đang phát triển khác, Trung Quốc cũng muốn phát triển 1 tiêu chuẩn

truyền dẫn kỹ thuật số riêng cho mình để tránh phải trả các khoản phí cấp phép. Hai hệ

thống truyền hình kỹ thuật số ở Mỹ và Châu Âu là những ví dụ dựa vào công nghệ đã

có bằng sáng chế. Mặc dù phải trả tiền để được sử dụng công nghệ nhưng lại không

được đại diện cho nước phát triển hơn, nó chắc chắn là một vấn đề quan trọng đối với

Trung Quốc. Và việc xây dựng một công nghệ truyền hình kỹ thuật số riêng phù hợp

với thực tế đất nước cũng là một lý do để nước này đi đến phát triển một tiêu chuẩn

riêng.

Những nỗ lực để phát triển một tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số riêng của

Trung Quốc được bắt đầu vào năm 1994. Đến năm 1995, nhóm các chuyên gia kỹ

thuật Trung Quốc (TEEG) đã tạo ra truyền hình độ nét cao (HDTV) đầu tiên. Nguyên

mẫu của HDTV này tiếp tục được phát triển lên trong ba năm sau đó. Nó bao gồm một

bộ mã hóa độ nét cao cùng bộ giải mã, một bộ đa hợp, một bộ điều biến, một bộ giải

điều chế, và một bộ giải đa hợp. Năm 1999, hệ thống này lần đầu tiên được đưa vào sử

dụng để phát sóng chương trình truyền hình trực tiếp kỷ niệm 50 năm ngày Quốc

Khánh Trung Quốc. Năm 2001, chính phủ Trung Quốc bắt đầu đồng ý cho xây dựng

tiêu chuẩn phát sóng kỹ thuật số riêng cho truyền hình mặt đất. Để đánh giá hiệu quả

của các đề xuất cho thị trường Trung Quốc, phòng thí nghiệm và thửc nghiệm cùng

với cục Sở Hữu Trí Tuệ đã vào cuộc kiểm tra, phân tích. Ba trong số các đề xuất gửi

đã được lựa chọn:

Nhóm 9 – D10VT4 38


• Advanced Digital Television Broadcasting – Terrestrial (ADTB-T): Cách tiếp cận

một sóng mang từ HDTV TEEG.

• Digital Multimedia Broadcasting –Terrestrial (DMB-T): Cách tiếp cận đa sóng mang

từ Đại học Thanh Hoa.

• Terrestrial Interactive Multiservice Infrastructure (TiMi): một cách tiếp cận đa sóng

của Viện Hàn lâm Khoa học thuộc Đài Phát Thanh Truyền Hình Trung Quốc

Năm 2004, Học viện Kỹ thuật Trung Quốc đã dẫn đầu một nhóm làm việc để hợp nhất

ba tiêu chuẩn trên. Cuối cùng vào năm 2006, nhóm công tác đã đồng ý sáp nhập thành

một tiêu chuẩn chung (Chinese National Standard Organization, 2006). Tên chính thức

của tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc là " Framing structure, channel

coding, and modulation for digital television terrestrial broadcasting system (GB

20.600-2.006) " Tuy nhiên, sau đó nó đã được đổi thành Digital Terrestrial Television

Multimedia Broadcasting (DTMB).

Hình 10.1: Sơ đồ hệ thống truyền tải

Các tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc hỗ trợ nhiều chế độ kết hợp

với nhau, bao gồm cả đơn sóng mang và điều chế đa sóng, ba kiểu chọn màu đầu, 3 tỷ

lệ mã FEC, năm chòm sao ánh xạ, hai độ sâu đan xen, và một số tính năng khác dẫn

đến hàng trăm phương thức hoạt động để hỗ trợ tiêu chuẩn multiprogram khác nhau và

dịch vụ truyền hình kỹ thuật số độ nét cao (HDTV).

Các đặc điểm chính của tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc là:

(1) Chuỗi giả ngẫu nhiên miền thời gian hoạt động như phần mào đầu

(2) Sử dụng mã chẵn lẻ kiểm tra mật độ thấp (LDPCs);

(3) Hệ thống thông tin được bảo vệ bằng công nghệ trải phổ.

Nhóm 9 – D10VT4 39


Chương này mô tả các thành phần chính của hệ thống truyền tải DTMB.

Hình 10.1 cho thấy một sơ đồ của các thành phần chính của hệ thống truyền tải của

Trung Quốc.

10.2. Bộ trộn âm (Crambelr)

Đầu vào của hệ thống truyền hình là một dòng bit được gọi là dòng truyền tải

(TS), dòng TS là sự kết hợp giữa âm thanh, video, và các thông tin dữ liệu được nén và

ghép với nhau tại lớp MPEG. Tùy thuộc vào nội dung đầu vào mà TS có thể chứa

những chuỗi bit dài với một chu kỳ nhất định. Mỗi chu kỳ bit như vậy có thể làm tăng

mật độ quang phổ, giảm hiệu suất của hệ thống kênh fading chọn lọc, gây mất đồng bộ

tại máy thu. Để tránh điều này, TS sẽ được chọn lọc trước khi thực hiện mã hóa kênh.

Bộ trộn âm DTMB sẽ nhân các bit của TS với một chuỗi giả ngẫu nhiên có bit

được tạo ra bởi đa thức: G(x) = 1 + x14 + x15

với trạng thái ban đầu là 100101010000000. Bộ trộn âm sẽ được khởi động lại tại đầu

của mỗi khung tín hiệu (được xác định sau)

10.3. Mã sửa lỗi chuyển tiếp (FEC)

Để cải thiện khả năng sửa lỗi kênh, những TS được chọn sẽ được đưa qua hệ

thống sửa lỗi FEC. Các tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung Quốc đã thực hiện

kết nối BCH ngoài (762, 752) với mã LDPC bên trong. BCH (762, 752) có nguồn gốc

từ BCH (1023, 1013) bằng cách thêm 261 số 0 phía trước mỗi bit thông tin trong tổng

752 bit thông tin trước khi mã hóa BCH, và những số 0 sau đó được loại bỏ ở đầu ra

của bộ mã hóa BCH.

10.3.1. Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC)

Một trong những điểm mới trong tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số của Trung

Quốc là đã sử dụng mã LDPC như một phần của hệ thống mã con FEC. Mã LDPC

được phát minh năm 1961 bởi Gallager (Gallager, 1962) nhưng đã bị phớt lờ trong

Nhóm 9 – D10VT4 40


một khoảng thời gian dài, cho đến khi mã turbo ra đời vào năm 1993 (Berrou et al.,

1993). Sau khi mã turbo được giới thiệu, mã LDPC lại được phát hiện bởi Mackay và

Neal (MacKay và Neal, 1996), và Wiberg (Wiberg et al., 1995).

Mã LDPC có khả năng phân biệt được các lớp duy nhất của bộ mã mà theo định

lý thì nó vẫn đảm bảo hiệu suất tiệm cận của mã có độ dài khối lớn có sẵn, với một mô

hình phân tích, đánh giá hiệu suất của bộ mã dựa vào công suất Shannon (Madhow,

2008). Từ những kết quả thực nghiệm, ta có thể thiết kế được mã LDPC này có độ dài

khối lớn và mã turbo làm tốt hơn khi được ghép nối tiếp hoặc song song với mã chập.

Trong thực tế, với từ mã dài, mã LDPC có thể đạt được một hiệu suất gần đến giới hạn

Shannon. So với mã turbo, Mã LDPC khó mã hóa hơn nhưng lại dễ giải mã. Ngoài ra,

giải mã LDPC có thể xây dựng những kiến trúc song song và chỉ thực hiện các thuật

toán có độ phức tạp thấp.

Về cơ bản, mã LDPC là một ví dụ đặc biệt của mã khối tuyến tính, trong đó ma

trận kiểm tra chẵn lẻ H có cấu trúc đặc biệt. Trong ma trận H này số lượng "1" thấp

hơn nhiều so với số lượng "0 ". Cụ thể hơn, xét một mã LDPC nhị phân đều (nc , nr ) có

ma trận kiểm tra chẵn lẻ H với nc trong mỗi cột và nr ở mỗi hàng, trong đó nc và nr

được chọn để thiết kế từ mã và tương đối gắn so với chiều dài từ mã.

Giống như với các mã khối tuyến tính khác, mã LDPC cũng được xây dựng dựa

ma trận kiểm tra chẵn lẻ H hoặc ma trận sinh G. Trong tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật

số của Trung Quốc, ma trận sinh G của mã LDPC được xác định như sau:

(10.1)

Bảng 10.1. Thông số từ mã LDPC và tốc độ thực hiện (BER < 3 × 10−6)

Tốc độ Mã

Chiều dài khối

Bit thông tin

k C Eb/No (dB)

Hiệu suất xa

Shannon giới hạn

Nhóm 9 – D10VT4 41


≈ 0,4 7488 3008 24 35 2,1 2,3

≈ 0,6 7488 4512 36 23 2,3 1,6

≈ 0,8 7488 6016 48 11 3,3 1,2

Bảng 10.2. Tốc độ hệ thống tải dữ liệu của khung tín hiệu 4200 biểu tượng. (MB/s)

Tỷ lệ FEC 0,4 0,6 0,8

4-QAM-NR - - 5 414

4-QAM 5 414 8 122 10 829

16-QAM 10 829 16 243 21 658

32-QAM - - 27 072

64-QAM 16 243 24 365 32 486

Trong đó I là ma trận đồng nhất a b × b với b = 127, 0 là ma trận không a b × b,

và Gi , j là ma trận luân hoàn a b × b với 0 ≤ i ≤ k - 1 và 0 ≤ j ≤ c - 1. Các thông số k và

c được sử dụng để xác định mã LDPC và tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số Trung

Quốc, có ba tỷ lệ mã hóa LDPC đó là: LDPC (7493, 3048), LDPC (7493, 4572),

LDPC (7493, 6096). Chiều dài khối mã hóa thu được từ ma trận sinh trong (10.1) là

7493, nhưng bỏ 5 bit kiểm tra đầu tiên để giảm chiều dài khối xuống 7488. Các thông

số LDPC, tỷ lệ mã hóa, và tốc độ thực hiện được trình bày trong bảng 10.1.

10.4. Chòm sao tín hiệu và lập bản đồ

Chuỗi nhị phân đầu ra của mã FEC được chuyển đổi thành luồng ký hiệu m-

QAM , với các bit vào đầu tiên được mã hóa của mỗi ký hiệu là những bit quan trọng

nhất (LSB). Các chòm sao tín hiệu được hỗ trợ là 64-QAM, 32-QAM, 16-QAM, 4-

QAM, và 4-QAM-NR (Nordstrom-Robinson). 4-QAM-NR là sự kết hợp của mã hóa

Nordstrom-Robinson (mã hóa khối) và điều chế 4-QAM. Trong bản đồ ký hiệu, Năng

lượng thường được dùng để giữ cho công suất trung bình như nhau ở tất cả các ánh xạ.

Bảng 10.2, 10.3, và 10.4 dưới đây thể hiện tốc độ dữ liệu hệ thống tải trọng khác nhau

Nhóm 9 – D10VT4 42


của chiều dài khung tiêu đề, tỷ lệ mã và chòm sao. Các ô trống là những trường hợp

tiêu chuẩn không hỗ trợ

Bảng 10.3. Tốc độ dữ liệu hệ thống tải trọng trong khung tín hiệu của 4375 ký tự

(MB/s)

Tốc độ FEC 0,4 0,6 0,8

4-QAM-NR - - 5 198

4-QAM 5 198 7 979 10 396

16-QAM 10 396 15 593 20 791

32-QAM - - 25 989

64-QAM 15 593 23 390 31 187

Bảng 10.4. Tốc độ dữ liệu hệ thống tải trọng trong khung tín hiệu của 4725 ký tự

(MB/s)

Tốc độ FEC 0,4 0,6 0,8

4-QAM-NR - - 4 813

4-QAM 4 813 7 219 9 626

16-QAM 9 626 14 438 19 251

32-QAM - - 24 064

64-QAM 14 438 21 658 28 877

Nhóm 9 – D10VT4 43


10.5. Ghép xen

Hình 10.2. Cấu trúc của bộ Interleaving xoắn

Ghép xen xoắn được thực hiện trên nhiều khung tín hiệu OFDM, như trong hình

10.2. Số nhánh ghép xen là B = 52, và có hai loại cho độ sâu ghép xen M là: M = 240

và M = 720 tương ứng. Thời gian trễ của interleaving / deinterleaving là B × B (B - 1)

× M, trễ tương ứng với các chế độ này là 170 và 510 khung tín hiệu OFDM. Tần số

ghép xen cũng được sử dụng trong mỗi thân khung OFDM và trong chế độ đa sóng.

10.6. Cấu trúc khung

Cấu trúc khung được mô tả như trong hình 10.3, sau mỗi hệ thống phân cấp

chiều dài khung hình giảm. Cấp cao nhất trong hệ thống phân cấp là khung ngày, kéo

dài 24 giờ. Tiếp theo là khung phút, kéo dài 1 phút. Mỗi khung phút chứa nhiều siêu

khung có thời gian cố định là 125 ms. Dưới cùng của hệ thống phân cấp là khung tín

hiệu, đây là đơn vị cơ bản nhất của cấu trúc khung tín hiệu. Khung tín hiệu bao gồm

tiêu đề khung (FH) và thân khung (FB), như trong hình 10.4. Cả FH và FB đều có tốc

độ băng gốc kí hiệu là 7,56 Msymbol/s

Nhóm 9 – D10VT4 44


Hình 10.3 Cấu trúc khung của DTMB

10.6.1. Tiêu đề khung

Các tiêu đề khung là một chuỗi nhiễu giả (PN). Có 3 loại tiêu đề khung được

phân biệt dưa trên chiều dài của nó là: 420, 595 và 945 ký tự. Ba loại tiêu đề khung

trên quy ước viết tắt tương ứng là PN420, PN595, và PN945.

Bảng 10.5. Các cấu trúc khung

Nhóm 9 – D10VT4 45


Hình 10.4 Định dạng khung tín hiệu của TDS-OFDM

Có hai phương pháp khác nhau được dùng để xây dựng các tiêu đề khung.

Phương pháp thứ nhất được sử dụng để xây dựng tiêu đề khung PN420 và tiêu đề

khung PN945 (xem bảng 10.5). PN420 và PN945 được tạo thành từ M chuỗi có độ dài

tương úng là 255 và 511, với phần mở rộng có tính chu kỳ tương ứng của nó hoạt động

như preambles và post-ambles. Công suất trung bình của tiêu đề khung gấp hai lần

công suất trung bình của thân khung. Các tiêu đề khung có cấu trúc này có thể xoay

trong mỗi siêu khung hình, nghĩa là mỗi khung tín hiệu trong siêu khung cùng có một

địa chỉ duy nhất (khung tiêu đề) và được xác định riêng. Một giải pháp thay thế được

tính đến nếu khung giải quyết không được dùng thì tiêu đề khung có thể được cố định.

Tiêu đề khung PN595 được tạo thành từ 595 ký tự đầu tiên từ chuỗi dài 1023 bit

không cần mở rộng theo chu kỳ. Tiêu đề khung PN595 có công suất trung bình tương

đương với thân khung.

Các tiêu đề khung là chìa khóa để nhận thiết kế. Chúng có thể được sử dụng như

chuỗi đào tạo cho bộ cân bằng và đóng vai trò là khoảng bảo vệ cho thân khung. Các

tiêu đề khung không phụ thuộc vào chiều dài, tính chu kỳ hay mức năng lượng, chúng

luôn luôn được điều chế trong miền thời gian (sóng mang đơn) với ánh xạ BPSK. Đây

là một đặc tính cơ bản trong tiêu chuẩn của Trung Quốc cho phép một số hoạt động,

chẳng hạn như đồng bộ khung, khôi phục sóng mang, ước lượng kênh và cân bằng,

được thực hiện bằng cách sử dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu trong miền thời gian.

Ngoài ra, nó còn cho phép đơn sóng mang (C1) và đa sóng mang (C3780) chia sẻ cùng

một kiến trúc.

Nhóm 9 – D10VT4 46


10.6.2. Thân khung

Thân khung bao gồm hệ thống thông tin và dữ liệu được mã hóa. Mỗi thân chứa

3780 ký tự và dài 500 ms (3780 × 1/7.56 ms). Có 6 bit thông tin về lớp vật lý (bit TPS)

trong thân khung cung cấp cho người nhận các thông tin như giải điều chế / giải mã,

bản đồ chòm sao, tốc độ LDPC, chế độ đan xen, chế độ thông tin sóng mang cũng như

các thông tin về tiêu đề khung . Kỹ thuật trải phổ được sử dụng để bảo vệ các vết cắt,

kết quả là trong 36 ký tự TPS được ánh xạ theo điều chế BPSK. Bốn ký tự đầu tiên chỉ

ra phương thức hoạt động, tức là chúng biểu thị số lượng sóng mang được sử

Bảng 10.6. Các kiểu cấu trúc khung

Tiêu Đề Khung Thân Khung

420 tín hiệu (55.6 µs) 3780 tín hiệu (500 µs)

595 tín hiệu (78,7 µs) 3780 tín hiệu (500 µs)

945 tín hiệu (125 µs) 3780 tín hiệu (500 µs)

dụng. Trong chế độ C1, chỉ ra một điều chế đơn sóng mang đang được sử dụng. Còn

lại là chế độ C3780, chỉ ra rằng một điều chế đa sóng mang với 3780 sóng mang con

được sử dụng. 32 ký hiệu cuối cùng cho biết các thông tin như bản đồ chòm sao, tỷ lệ

mã LDPC và chế độ chèn. Độ dài của tiêu đề khung có thể thay đổi, và ba cấu trúc

khung tín hiệu được cho như trong Bảng 10.6.

10.7. Đồng bộ miền thời gian ghép kênh phân chia theo tần số

trực giao (TDS-OFDM)

Một điểm mới khác của tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số của Trung Quốc là sử

dụng TDS-OFDM. Phương pháp miền thời gian trong các tiêu chuẩn của Trung Quốc

dựa trên ý tưởng sử dụng một tiếng, chuỗi PN ngắn như phần mở đầu OFDM

(Tufvesson et al., 1999, Muck et al., 2003). Trái ngược với tiền tố vòng (cyclic prefix)

được sử dụng trong DVB-T, chuỗi PN được đưa vào như là các khoảng bảo vệ và hoạt

động như một chuỗi huấn luyện nhằm mục đích đồng bộ hóa và dự toán, do đó không

có tín hiều hoa tiêu nào bổ sung thêm là cần thiết. Việc sử dụng các chuỗi PN giúp thu

Nhóm 9 – D10VT4 47


hồi kênh nhanh chóng, từ đó nó có thể được thực hiện trực tiếp trong miền thời gian

(ví dụ: trong khoảng 5% thời gian theo yêu cầu của DVB-T). DVB-T sẽ gửi một lượng

lớn các chuỗi huấn luyện (chiếm hơn 10% chuỗi dữ liệu) để tạo thuận lợi cho đồng bộ

hóa tín hiệu tốt đẹp và ước lượng kênh.

10.7.1. Mô hình hệ thống TDS-OFDM

Chuỗi thông tin thứ n được truyền đi, đại diện bởi , n = 0, ..., N -1, là lần

đầu tiên được điều chế bằng một IFFT N-điểm:

(10.2)

Sau đó, một chuỗi PN được xác định, đại diện bởi , k = 0, ..., M - 1, được

đưa đi biến đổi Fourier nhanh (IFFT) đầu ra

Các chuỗi PN mà TDS-OFDM sử dụng được định nghĩa là một tập hợp các thay

đổi m-sequences. Các chuỗi như vậy thỏa mãn điều kiện trực giao sau để cung cấp địa

chỉ khung duy nhất:

(10.3)

với * chỉ hoạt động chập, và δ (i , j ) là hàm sửa lỗi bằng. Các vectơ khung tín hiệu được

xây dựng sau khi chèn chuỗi PN. Như vậy, mỗi khung OFDM có thể được chia ra

thành hai phần không chồng chéo trong miền thời gian là: chuỗi PN và

chuỗi thông tin . Giả sử kênh được mô phỏng như một bộ lọc FIR bán tĩnh

lth với đáp ứng xung , hệ thống TDS-OFDM được thiết kế theo cách như

vậy trong khi thời hạn của chuỗi PN vượt quá bộ nhớ kênh, tức là M ≥ L.

Tại máy thu thứ i nhận khung OFDM , k = 1, ..., M + N + L - 2, bao gồm

hai phần chồng lên nhau (bỏ qua ảnh hưởng của tiếng ồn):

Nhóm 9 – D10VT4 48


(10.4)

đại diện cho tích chập tuyến tính giữa chuỗi PN và đáp ứng xung kênh là

chuỗi:

(10.5)

Thể hiện tích chập tuyến tính giữa chuỗi thông tin và đáp ứng xung kênh .

Nếu chúng ta đi vào xét ảnh hưởng của nhiễu AWGN được biểu diễn bởi dãy

nhận được tín hiệu khung được cho bởi

(10.6)

Với:

(10.7)

Nếu chuỗi được trừ vào tín hiệu thu , tín hiệu còn lại tương

đương với tín hiệu không đệm OFDM (ZP-OFDM) (Giannakis, 1997) (Scaglione et

al., 1999a, 1999b) (Muquet et al., 2002). Do đó, tất cả các phương pháp tốt được xây

dựng liên quan đến ZP-OFDM có thể được áp dụng.

Không giống như tiền tố vòng truyền thống của OFDM (CP-OFDM), trong mỗi

khối của một đường truyền ZP-OFDM, ký hiệu 0 được nối sau khi mã hóa kí hiệu

thông tin IFFT-pre.

Nhóm 9 – D10VT4 49


Hình 10.5: Truyền và nhận TDS-OFDM

Nếu số lượng ký hiệu 0 bằng với chiều dài tiền tố vòng, sau đó truyền ZP-OFDM và

CP-OFDM truyền hiệu quả phổ giống nhau. Không giống như CP-OFDM và không

tốn băng thông kênh mã hóa, ZP-OFDM đảm bảo khôi phục ký hiệu và đảm bảo cân

bằng FAIR của kênh FIR không phụ thuộc vào kênh không địa điểm. Giá được trả là

hơi phức tạp tăng lên nhận: thay vì FFT đơn yêu cầu của CP-OFDM, một bộ lọc FIR

là bắt buộc. Các giải pháp dựa trên biến đổi Fourier nhanh hơn (FFT) bộ giải điều chế

có công bảo đảm khôi phục ký hiệu phân biệt vị trí vô kênh trong trường hợp không

phân biệt vị trí vô kênh trong trường hợp không có tiếng ồn khi kênh được biết đến

(giả định là điều chế nhất quán). Băng thông kênh tương đương của hệ thống TDS-

OFDM được thể hiện trong hình 10.5

10.8. Xử lý sau băng

Một căn bậc 2 lên cosin (SRRC) lọc với một yếu tố roll-of 5% được sử dụng như một

bộ lọc hình để hạn chế băng thông của tín hiệu truyền đến 8 MHz. Đáp ứng tần số của

bộ lọc được cho bởi:

(10.8)

Nhóm 9 – D10VT4 50


với . Ngoài ra, trong chế độ C1, hoa tiêu kép có thể được sử dụng để

chèn vào khoảng 0,5 tỷ biểu tượng, với công suất trung bình -16 dB thấp hơn so với

tổng số công suất trung bình.

10.9. Thiết kế người nhận

Mặc dù công nghệ xử lý tín hiệu thu không được xem như một thành phần của

tiêu chuẩn nay, điều chế khung tiêu đề trong miền thời gian và số sóng mang (C1,

C3780) mới là những lựa chọn quan trọng nhất trong tiêu chuẩn, nhưng nó lại ảnh

hưởng trực tiếp đến hiệu suất thu và độ phức tạp. Có 2 loại dự toán và phương pháp

đền bù kênh đang được phát triển. Một là thực hiện xử lý tất cả các miền thời gian sử

dụng một miền thời gian, mã tăng cường, định hướng dữ liệu thích ứng cân bằng với

các thuật toán LMS. Hai là tiếp cận xử lý thời gian và tần số lai, thực hiện ước lượng

kênh trong miền thời gian với một tiêu đề khung đã biết, và bù thân khung trong miền

tần số (Zheng et al., Năm 2004, Wang et al. , 2003, 2005, Song et al., năm 2005, Yang

et al., 2002).

Nhóm 9 – D10VT4 51

Phát Thanh Truyền Hình.docx

Documents

Transcript of Phát Thanh Truyền Hình.docx