Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T và ứng dụng tại Việt Nam

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, kỹ thuật thông tin vô tuyến đã có những bước phát triển vượt bậc. Sự phát triển nhanh chóng của video, thoại và thông tin dữ liệu trên Internet, điện thoại di động có mặt khắp mọi nơi cũng như nhu cầu về truyền thông đa phương tiện trên di động đang ngày một tăng cao. Và truyền hình số với những ưu điểm vượt trội hơn so với truyền hình tương tự cũng đã ra đời như một tất yếu.

Truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn Châu Âu DVB – T hiện đang được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới. Với nhiều ưu điểm về kỹ thuật cũng như phù hợp với điều kiện tự nhiên – xã hội, hệ truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn này đang được triển khai và sử dụng tại Việt Nam.

Em nhận thấy truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn Châu Âu DVB – T là công nghệ có nhiều tiềm năng với khả năng phát triển vững chắc và lâu dài. Vì vậy em đã chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của em là “Nghiên cứu truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB – T và ứng dụng tại Việt Nam”.

Đồ án tốt nghiệp gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan truyền hình số.

Chương 2: Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB – T.

Chương 3: Ứng dụng truyền hình số mặt đất DVB – T tại Việt Nam.

Trong quá trình làm đề tài, em đã cố gắng rất nhiều song do lượng kiến thức vẫn đang con hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự thông cảm, phê bình, hướng dẫn và sự giúp đỡ tận tình của Thầy cô và các bạn trong lớp.

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo trong khoa CNTT ứng dụng đã giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giảng viên hướng dẫn ThS. Vương Công Đạt, đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Lâm Việt

MỤC LỤC

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ

CÁC TỪ NGỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN

LỜI NÓI ĐẦU

Chương 1. TỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH SỐ 1

1.1. Giới thiệu chung về truyền hình số 1

1.1.1. Sơ đồ khối và chức năng của hệ thống truyền hình số 2

1.1.2. Đặc điểm của truyền hình số 2

1.2. Các hệ thống truyền hình số quảng bá 3

1.2.1 Hệ thống truyền hình số hữu tuyến (truyền hình cáp) DVB-C 4

1.2.2 Hệ thống truyền hình số mặt đất 4

1.2.3. Hệ thống truyền hình số vệ tinh 4

1.3. Các tiêu chuẩn nén trong truyền hình số 5

1.3.1. Nén video theo tiêu chuẩn MPEG 6

1.3.1.1. Khái niệm và phân loại 6

1.3.1.2. Bộ mã hóa MPEG 7

1.3.1.3. Quá trình giải mã 7

1.3.2. Nén video theo MPEG – 1 8

1.3.2.1. Tiêu chuẩn nén video MPEG-1 8

1.3.2.2. Tham số theo chuẩn nén MPEG – 1 8

1.3.3. Nén video theo MPEG – 2 9

1.3.3.1. Tiêu chuẩn nén video MPEG-2 9

1.3.3.2. Đặc điểm chủ yếu của MPEG-2 9

1.3.3.3. Đặc tính và các mức trong MPEG – 2 10

1.3.3.4. Cấu trúc các lớp trong MPEG – 2 11

1.3.4. Nén video theo MPEG – 4 14

Chương 2. TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB – T 15

2.1. Giới thiệu về truyền hình số mặt đất DVB – T 15

2.1.1. Sơ đồ khối 16

2.1.2. Đặc điểm 17

2.2. Điều chế trong truyền hình số 18

2.2.1. Tổng quan kỹ thuật điều chế COFDM 19

2.2.2. Đặc tính của COFDM 20

2.2.2.1. Ưu điểm của hệ thống COFDM 20

2.2.2.2 Các hạn chế của hệ thống COFDM 20

2.2.3. Nguyên tắc của COFDM 21

2.2.4. Điều chế số 22

2.2.4.1. Điều chế QPSK 22

2.2.4.2. Điều chế phân cấp 23

2.2.5. Đồng bộ kênh 25

2.2.6. Khoảng bảo vệ 26

2.2.7. Mạng đơn tần SFN 27

2.3. Mã hóa kênh và điều chế trong DVB – T 28

2.3.1. Phân tán năng lượng 28

2.3.2. Mã ngoài và tráo ngoài 28

2.3.3. Mã trong 29

2.3.4. Tráo trong 29

2.3.4.1 Tráo bit 29

2.3.4.2 Tráo symbol 30

2.3.5. Hàm tín hiệu COFDM trong chuẩn DVB – T 30

2.3.6. Máy thu DVB – T thực tế 31

2.4. Các thông số đo kiểm tra 33

2.4.1. Độ chính xác tần số RF 33

2.4.2. Độ chọn lọc 33

2.4.3. Phạm vi điều khiển tự động tần số 33

2.4.4. Công suất RF/IF 34

2.4.5. Công suất tạp nhiễu 34

2.4.6. Độ nhạy máy thu/ dải động đối với kênh gaussian 34

2.4.7. Hiệu suất công suất 34

2.4.8. Can nhiễu liên kết 34

2.5 Mô phỏng hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T bằng Simulink/Matlab

...................................................................................................................................35

2.5.1 Sơ đồ khối 35

2.5.2 Chức năng các khối 35

2.5.3 Kết quả mô phỏng và kết luận 38

Chương 3. ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT TẠI VIỆT NAM 40

3.1. Tình hình phát triển truyền hình số mặt đất trên thế giới 40

3.2. Truyền hình số mặt đất tại Việt Nam 40

3.2.1 Lý do Việt Nam lựa chọn chuẩn DVB-T 40

3.2.2 Quá trình phát triển 42

3.2.3. Đánh giá 43

3.3. Tình hình sử dụng và quản lý thiết bị 44

3.3.1. Tình hình sử dụng thiết bị 44

3.4. Kế hoạch số hóa truyền hình tương tự mặt đất tại Việt Nam 45

3.4.1. Mục tiêu cụ thể 45

3.4.1.1. Đến năm 2015 45

3.4.1.2. Đến năm 2020 45

3.4.2. Nguyên tắc thực hiện kế hoạch số hóa 46

3.4.3. Kế hoạch số hóa truyền hình tương tự mặt đất 46

3.4.3.1. Các nhóm địa phương thực hiện lộ trình số hóa 46

3.4.3.2. Giải pháp về công nghệ và tiêu chuẩn 46

KẾT LUẬN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

OFDM	Orthoginal Frequency Division Multiplexing	Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
PSK	Phase Shift Keying	Điều chế pha số
PES	Packetized Elementary Stream	Dòng sơ cấp
PS	Program Stream	Dòng chương trình
PTS	presentation time stamp	Nhãn thời gian trình diễn
QAM	Quadrature Amplitude Modulation	Điều chế pha cầu phương
RLC	Run Length Coding	Mã hoá với độ dài từ mã động
SFN	Sigle Frequency Networks	Mạng đơn tần số
SCR	system clock reference	Thông tin chuẩn đồng hồ hệ thống
TDMA	Time Division Multiplex Access	Đa truy nhập phân chia theo thời gian
TS	Transport Stream	Dòng truyền tải
UHF	Ultra High Frequency	Tần số cực cao
VHF	Very High Frequency	Tần số rất cao
VLC	Variable Length Coding	Mã hoá có độ dài từ mã thay đổi
AWGN	Aditive Wite Gaussian Noise	Nhiễu cộng trắng
TPS	Transmission Parameter Signalling	Truyền thông số báo hiệu

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 58 trang tài liệu này.

CÁC TỪ NGỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN

Viết tắt

Tiếng Anh	Nghĩa tiếng Việt
A/D	Analog to Digital	Bộ biến đổi tương tự - số
AIIM	Association of Image and Infomation	Hiệp hội hình ảnh và thông tin
ANSI	American National Standard Institule	Tiêu chuẩn quôc gia Mỹ
Biph	Bi Phase	Mã 2 pha
CCIR	Comite’ Consultatif International des Radiocommunications	Uỷ ban tư vấn vô tuyến quốc tế
CCITT	Consultative Commitee International Telephone and Telegraph	Uỷ ban tham vấn quốc tế điện thoại và điện tín
COFDM	Code Orthoginal Frequency Division Multiplexing	Ghép kênh phân chia theo tần số mã trực giao
DAB	Digital Audio Broadcast	Phát quảng bá âm thanh số
DCT	Discrete Cosin Transfom	Biến đổi cosin rời rạc
DFT	Discrete Fourier Transfom	Biến đổi Fourier rời rạc
DPCM	Diffrential Pulse Code Modulation	Điều chế xung mã vi sai
DSP	Digital Signal Prosessor	Tín hiệu số
DVB-T	Digital Video Broadcasting- Terrestrial	Hệ thống truyền hình số mặt đất
D/A	Digital to Analog	Biến đổi số - tương tự
ES	Elementary Stream	Dòng cơ bản
FDM	Frequency Division Multiplex	Ghép kênh phân chia theo tần số
FDMA	Frequency Division Multiplex Access	Đa truy nhập phân chia theo tần số
FFT	Fast Fourier Transfom	Biến đổi Fourier nhanh
HDTV	High Definition Television	Truyền hình số phân dải cao
ICI	I Carrier Interfrence	Nhiễu sóng mang
RF	Rayleigh fading	Tần số vô tuyến
ISI	Intersymbol Interfrence	Nhiễu ký hiệu
ITU	International Telecommunications Union	Liên đoàn viễn thông quốc tế
NRZ	None Return to Zero	Mã nhị phân không về không

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Tham số theo chuẩn nén MPEG – 1 9

Bảng 1.2. Các level và profile của MPEG - 2 11

Bảng 2.2. Tín hiệu trong điều chế QPSK 23

Bảng 2.3. Các hoán vị trong mode 2k 30

Bảng 2.4. Các hoán vị trong mode 8k 30

Bảng 2.5. Các giá trị của các khoảng phòng vệ 31

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Sơ đồ khối của hệ thống truyền hình số 2

Hình 1.2. Các dạng thức truyền dẫn DVB điển hình 5

Hình 1.3. Sơ đồ khối quá trình nén và giải nén 6

Hình 1.4. Hệ thống các chuẩn MPEG 6

Hình 1.5. Bộ giải mã MPEG tiêu biểu 8

Hình 1.6. Cấu trúc các lớp trong MPEG – 2 12

Hình 1.7. Cấu trúc PS 13

Hình 1.8. Cấu trúc gói dòng truyền tải TS 13

Hình 2.1. Tiêu chuẩn DVB – T 16

Hình 2.2. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất 16

Hình 2.3. Sơ đồ khối chức năng hệ DVB – T 18

Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống OFDM 19

Hình 2.5 Phổ của một sóng mang đơn 21

Hình 2.6 Phổ của sóng mang trực giao 21

Hình 2.7. Biểu đồ tín hiệu tín hiệu QPSK 23

Hình 2.8. Chòm sao phân cấp 24

Hình 2.9. Phân bố sóng mang của DVB-T (chưa chèn khoảng bảo vệ) 26

Hình 2.10. Phân bố sóng mang khi chèn thêm khoảng thời gian bảo vệ 27

Hình 2.11. Sơ đồ khối thực tế bên trong máy phát DVB – T 28

Hình 2.12a. Gói sau ghép truyền dẫn MPEG – 2 29

Hình 2.12b. Các gói truyền dẫn đã được ngẫu nhiên hóa 29

Hình 2.13. Thời gian một symbol đã chèn khoảng bảo vệ 31

Hình 2.14. Sơ đồ khối thực tế bên trong máy thu phát DVB – T 32

Hình 2.15. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T 35

Hình 2.16. Thông số khối phát Random Interger 35

Hình 2.17. Khối mã hóa Reed-Solomon 36

Hình 2.18. Bộ chèn/giải chèn xoắn ngoài 36

Hình 2.19. Khối mã hóa chập 37

Hình 2.20. Khối chèn/giải chèn nội 37

Hình 2.21. Khối điều chế 64-QAM 38

Hình 2.22. Sóng mang trước và sau kênh truyền AWGN 38

Hình 2.23. Giản đồ chòm sao điều chế QAM 39

Hình 2.24. Xác suất lỗi bit sau khi giải mã chập 39

Hình 2.25 Xác suất lỗi bit sau khi giải mã RS 39

Hình 3.1. Phạm vi phủ sóng DVB – T tại Việt Nam 41

Chương 1

TỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH SỐ

1.1. Giới thiệu chung về truyền hình số

Truyền hình số là tên gọi của một hệ truyền hình mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ Studio đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số. Trong đó, một hình ảnh quang học do camera thu được qua hệ thống ống kính, thay vì được biến đổi thành tín hiệu điện biến thiên tương tự như hình ảnh quang học nói trên (cả về độ chói và màu sắc) sẽ được biến đổi thành một dãy tín hiệu nhị phân (dãy các số 0 và 1) nhờ quá trình biến đổi tương tự - số.

Trong nhưng năm gần đây, công nghệ truyền hình đang chuyển sang một bước ngoặt mới. Quá trình chuyển đổi từ công nghệ tương tự sang công nghệ số. Sử dụng phương pháp số để tạo, lưu trữ và truyền tín hiệu của chương trình truyền hình trên kênh thông tin mở ra một khả năng đặc biệt rộng rãi cho các thiết bị truyền hình. Trong một số ứng dụng, tín hiệu số được thay thế hoàn toàn cho tín hiệu tương tự vì nó có khả năng thực hiện được các chức năng mà tín hiệu tương tự hầu như không thể làm được hoặc rất khó thực hiện, nhất là trong việc xử lý tín hiệu và lưu trữ.

So với tín hiệu tương tự, tín hiệu số cho phép tạo, lưu trữ, ghi đọc nhiều lần mà không làm giảm đi chất lượng ảnh. Tuy nhiên, không phải trong tất cả các trường hợp, tín hiệu số đều đạt được hiệu quả cao hơn so với tín hiệu tương tự. Mặc dù vậy xu hướng chung cho sự phát triển công nghiệp truyền hình trên thế giới, nhằm đạt được một sự thống nhất chung, là một hệ thống hoàn toàn kỹ thuật số có chất lượng cao và dễ dàng phân phối trên kênh thông tin. Hệ thống truyền hình số đã và đang được phát triển trên toàn thế giới, tạo nên một cuộc cách mạng thực sự trong công nghiệp truyền hình.

Đối với các nhà phát sóng truyền hình, việc chuyển dịch lên môi trường số sẽ làm giảm việc sử dụng băng tần/kênh, làm tăng khả năng cung cấp các ứng dụng Internet cho thuê bao và mở ra một lĩnh vực mới, các cơ hội mới về thương mại.

Nhiều dịch vụ mới trên cơ sở truyền hình số sẽ được hình thành:

 Truy cập Internet tốc độ cao.

 Chơi Game và giải trí trên mạng.

 Video theo yêu cầu VOD (video – on - demand).

 Cung cấp các dòng video và audio.

 Dịch vụ thanh toán tiền tại nhà (home banking).

 Các dịch vụ thương mại điện tử.