Đang tải... (xem toàn văn)
ứng dụng công nghệ ofdm trong truyền hình số mặt đất, và thực trạng sử dụng tại việt nam
∑ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 Đề tài: Ứng dụng công nghệ OFDM trong Truyền Hình Số Mặt Đất, và thực trạng sử dụng tại Việt Nam. GVHD: TRẦN VĂN THỌ SVTH: NGUYỄN THỂ TÍCH Lớp: DV11 MSSV: 1151040060 TP.HCM, ngày 25 tháng 12 năm 2014 11 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, kĩ 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 sốmặt 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 kĩ 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 Ầu DVB - T là công nghệ có nhiều tiềm tiềm năng hiện nay với khả năng phát triển vững chắc và lâu dài. Đề tài cho đồ án môn học 2 của em là “Công Nghệ OFDM và ứng dụng trong Truyền Hình Số Mặt Đất, thực trạng sử dụng 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. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo trong khoa Điện tử viễn thông đã giúp đỡ em về mặt kiến thức để hoàn thành đồ án này. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy hướng dẫn Trần Văn Thọ, đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! 22 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh đầy đủ Tiếng Việt ATSC Advanced Television System Commitee Hội đồng về hệ thống truyền hình cải biên C/N Carrier/Noise Sóng mang/tạp âm CD Compact Disk CD COFDM Coding Othogonality Fequency Dvision Mltiplexing Mã hóa ghép kênh theo tần số trực giao DiBEG Digital Broadcasting Expert Group Nhóm chuyên gia truyền hình số DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số DVB-C/S/T Digital Video Broadcasting- Cable / Satellite / Terrestrial Truyền hình số qua cáp / vệ tinh / phát sóng trên mặt đất EDTV Enhanced Definition Television Truyền hình độ phân giải mở rộng FEC Forward Error Correction Sửa lỗi tiến (thuận) HDTV High Definitiom Televisiom Truyền hình độ phân giải cao ISDB Integrated Services Digital Broadcasing Truyền hình số các dịch vụ tích hợp 33 LDTV Low Definitiom Television Truyền hình độ phân giải thấp MPEG Moving Pictures Experts Group Nhóm chuyên gia nghiên cứu về ảnh động M-PSK M-ary Phase Shift Keying Khóa dịch pha M trạng thái M-QAM M-ary Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc M trạng thái NTSC National Television System Committee Hội đồng hệ thống truyền hình quốc gia Mỹ OFDM Othogonality Fequency Dvision Mltiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao PAL Phase Alternating Line Pha luân phiên theo dòng QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vuông góc RF Radio Frequence Cao tần SDTV Standard Definition Television Truyền hình độ phân giải tiêu chuẩn SFN Single Frequence Network Mạng đơn tần SMPTE Society of Motion Picture and Television Engineers Hiệp hội ảnh động và kỹ sư 44 truyền hình VOD Video On Demand Truyền hình theo yêu cầu 55 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TRUYỀN HÌNH SỐ 1.1 Lịch sử phát triển: Lịch sử phát triển của truyền hình rất phức tạp vì nó ứng dụng kết quả nghiên cứu của nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau. - Năm 1839 Bee Quell tìm ra hiện tượng quang điện. - Năm 1898 Volsske tìm ra hệ thống truyền hình không dây dẫn (truyền hình bằng sóng điện từ). - Năm 1945 tiêu chuẩn truyền hình 525 dòng và 625 dòng các thí nghiệm truyền hình màu bắt đầu từ sau đại chiến thế giới lần thứ II và ngày nay đã trở thành phổ biến trên thế giới. - Truyền hình màu ra đời khi hệ thống truyền hình đen trắng đã hoàn thiện. Vì vậy khi xây dựng hệ thống truyền hình màu cần phải giải quyết sao cho máy thu hình, đen trắng có thể thu được với hình ảnh đen trắng. Mặt khác phải giải quyết được ngược lại đó là dùng máy thu hình màu có thể thu được chương trình truyền hình đen trắng với ảnh nhận được cũng là đen trắng. Đó là tính kết hợp của hệ truyền hình màu. Phương pháp tạo tín hiệu hình màu hoàn chỉnh (bao gồm tín hiệu chói và tín hiệu màu) được thực hiện đầu tiên ở Mỹ. Tín hiệu hình màu hoàn chỉnh mang tin tức về màu sắc và độ bão hoà màu của ảnh màu. Năng lượng phổ tín hiệu chói phân bố không đều trong cả băng tần tín hiệu truyền hình. Tín hiệu màu có phổ nằm trong giải tần hẹp hơn và bố trí ở miền tần số cao của băng tần tín hiệu chói . Từ đặc điểm trên có thể thực hiện các điều kiện kết hợp truyền hình màu và truyền hình đen trắng. Tín hiệu hình màu và tín hiệu chói nằm trong cùng 1 băng tần cơ bản được thực hiện trong hệ truyền hình màu NTSC năm 1950 ở Mỹ do FCC (Feđeal Communcation Commíion - Ủy ban thông tin liên bang). Những năm sau hệ truyền hình màu phát triển nhanh chóng, chất lượng ảnh hệ NTSC hứa phải là tốt vì tín hiệu hệ NTSC rất nhạy với méo pha và méo biên độ. Người ta chuyển sang nghiên cứu tìm ra các hệ thống mã hoá tín hiệu màu khác, sao cho méo pha và méo biên độ xuất hiện trong kênh truyền hình là ảnh hưởng nhỏ nhất. - Năm 1957 ở Pháp xuất hiện hệ truyền hình màu SECAM do Henry De France nghiên cứu và thực hiện. - Năm 1962 giáo sư Walter Bruce ở Tây Đức công bố Hệ truyền hình PAL. Cả hai hệ SECAM và PAL về nguyên lý chung thống nhất với hệ NTSC. - Năm 1966 ở Ôslô (Na Uy) đã tiến hành hội nghị CCIR để chọn hệ truyền hình màu thống nhất cho cả Châu Âu, để tiện cho việc trao đổi chương trình truyền hình màu giữa các nước. Kết quả một số nước chọn hệ SECAM còn một số nước dùng hệ PAL, Mỹ và Nhật sử dụng hệ NTSC. Ở Việt Nam chọn hệ PAL tiêu chuẩn OIRT (Organization International Radio and Television - tổ chức phát thanh truyền hình quốc tế). - Năm 1994 Mỹ nghiên cứu và thử nghiệm truyền hình số, đến tháng 12 năm 1996 ban hành tiêu chuẩn ATSC. - Năm 1997 Nhật Bản ban hành tiêu chuẩn ISDB - hay còn gọi là tiêu chuẩn DIBEG. - Năm 1997 tiêu chuẩn DVB-T của Châu Âu ra đời. Nhiều nước Bắc Âu, một số nước Châu Á trong đó có Việt Nam và nhiều nước khác đã lựa chọn tiêu chuẩn này và dự kiến phát sóng số hoàn toàn vào năm 2010-2015. - Việt Nam từ năm 1997 đến nay có một số đơn vị kỹ thuật có nghiên cứu và tiếp cận với công nghệ số, cho đến nay nhiều công đoạn trong sản xuất chương trình, truyền dẫn đã được số hoá, nhiều đề tài nghiên cứu truyền hình số đã và đang được nghiên cứu thử nghiệm chính vì vậy mà nó mang tính khoa học và thực tiễn cao nhằm càng ngày càng nâng cao chất lượng cho việc phát hình số tại Việt Nam. Xu hướng chung cho sự phát triển truyền hình là nhằm đạt được thống nhất, là hệ thống truyền hình hoàn toàn có kỹ thuật có chất lượng cao và dễ dàng phân phối trên kênh thông tin, vì vậy truyền hình kỹ thuật số đã và đang được phát triển mạnh mẽ. 1.2 Giới thiệu chung về truyền hình số Các hệ thống truyền hình phổ biến hiện nay như: NTSC, PAL, SECAM là các hệ thống truyền hình tương tự. Tín hiệu Video là hàm liên tục theo thời gian. Tín hiệu truyền hình tương tự (từ khâu tạo dựng, truyền dẫn, phát sóng đến khâu thu tín hiệu đều chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố (nhiễu và can nhiễu từ nội bộ hệ thống và từ bên ngoài) làm giảm chất lượng hình ảnh. Truyền hình số là tên gọi của một hệ truyền hình mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ Studio (Camera truyền hình, ) 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 1.3 Sơ đồ khối và chức năng của hệ thống truyền hình số Audio CT n CT 1 Video Ghép kênh chương trình MPEG-2 A/D A/D Giải điều chế Điều chế Hình 1.2. Sơ đồ khối của hệ thống truyền hình số Tách kênh chương trình Giải MPEG-2 D/A Video Video Audio Audio DVB-T DVB-C DVB-S MPEG-2 Khối số hóa tín hiệu truyền Phía thu Phía phát Khối nén vidieo số - Theo hình 1.2: Mỗi một chương trình truyền hình cần một bộ mã hóa MPEG-2 riêng trước khi biến đổi tương tự sang số. - Khi đã được nén để giảm tải dữ liệu, các chương trình này sẽ ghép lại với nhau để tạo thành dòng bít liên tiếp. - Lúc này chương trình đã sẵn sàng truyền đi xa, cần được điều chế để phát đi theo các phương thức: + Truyền hình số vệ tinh DVB-S (QPSK) + Truyền hình số cáp DVB-C (QAM) + Truyền hình số mặt đất ( COFDM). - Phía thu sau khi nhận được tín hiệu sẽ tiến hành giải điều chế phù hợp với phương pháp điều chế, sau đó tách kênh rồi giải nén MPEG-2, biến đổi ngược lại số sang tương tự, gồm 2 đường hình và tiếng rồi đến máy thu hình. [...]... của hệ thống truyền hình số Mã sơ cấp để tạo tín hiệu số ở trung tâm truyền hình, có dạng tín hiệu nhị phân liên tục, các bit 0 và 1 có thể được biểu diễn bằng các phương pháp khác nhau, được phân biệt bằng thời gian tồn tại, cực tính, mức pha… chẳng hạn NRZ, RZ, Biphase (hai pha)… 1.6 Các hệ thống truyền hình số quảng bá Truyền hình quảng bá là truyền hình số kết hợp với công nghệ nén số cho ưu điểm... với công nghệ nén số cho ưu điểm nổi bật là tiết kiệm được bộ nhớ và tiết kiệm kênh truyền Một kênh truyền hình quảng bá truyền thống khi truyền tín hiệu truyền hình số có thể truyền trên 6 chương trình và mỗi chương trình có thể kèm theo 2 đến 4 đường tiếng Ứng dụng kỹ thuật truyền hình số có nén có thể truyền một chương trình truyền hình độ phân giải cao HDTV trên một kênh thông thường có băng thông... 1.7 Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB Sau khi xác định các tiêu chuẩn của phát truyền hình số DVB, do các sự truyền tải Multimedia khác nhau, lĩnh vực ứng dụng khác nhau nên DVB đã được tổ chức và phân chia thành một số hệ thống, cụ thể là hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB–S (Satellite); hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến DVB–C (Cable); hệ thống quảng bá truyền hình số trên trái đất DVB–T... bá truyền hình số vi ba DVB–M (Microwave); hệ thống quảng bá truyền hình số theo mạng tương tác DVB–I (Interact); hệ thống truyền hình số hệ thống cộng đồng DVB– CS (Community System),v.v 1.7.1 Hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến DVB-C Đặc điểm chung: DVB-C: Hệ thống truyền dẫn qua cáp sử dụng độ rộng kênh truyền 7-8MHz, điều chế QAM với 64 trạng thái (64-QAM), tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền. .. lớp truyền MPEG-2 là 24Mb/s Người ta sử dụng phương pháp điều chế số mã hoá ghép kênh theo tần số trực giao COFDM do sự truyền tải của hệ thống quảng bá truyền hình số trên mặt đất tương đối đặc biệt, có hiện tượng phản xạ tín hiệu nhiều lần, can nhiễu rất nghiêm trọng 1.8 Nén tín hiệu truyền hình Giải pháp nén cho phép người sử dụng lựa chọn một trong các phạm vi thay đổi các thông số lây mẫu và các... Trong mạng truyền hình hữu tuyến do tín hiệu hình ảnh được truyền tải trên đường dây cáp đồng trục nên nó ít bị can nhiễu bên ngoài Trong các nguyên tắc DVB đã qui định sử dụng các phương thức điều chế QAM, căn cứ vào trạng thái môi trường truyền tải có thể sử dụng các tốc độ điều chế khác nhau như 16-QAM; 128-QAM; 256-QAM Máy thu vệ tinh số Máy thu vệ tinh số Máy thu vệ tinh số Bộ giải điều chế số. .. ảnh không sử dụng thông tin của GOP khác Trong trường hợp này, theo quy định, ảnh cuối cùng của một GOP bao giờ cũng là ảnh P Hình 1.6 Cấu trúc GOP đóng Nhóm ảnh được xác định bởi hai thông số m và n Thông số m xác định số khung hình p và khung hình B xuất hiện giữa hai khung hình I gần nhau nhất Số n xác định số khung hình B giữa hai khung hình p Tỷ lệ nén video của MPEG phụ thuộc rất nhiều vào độ dài... chủ yếu sử dụng tiêu chuẩn nén MPEG – 2, nó có phương thức sửa mã sai; căn cứ vào các chương trình multimedia, sẽ chọn lựa các phương thức điều chế tương ứng và biên mã của các đường thông tin Hiện nay có ba tiêu chuẩn truyền hình số có nén dùng trong truyền dẫn và phát sóng là DVB (châu Âu), ATSC (Mỹ), ISDB-T (Nhật), trong đó DVB tỏ ra có nhiều ưu điểm và có khoảng 84% số nước trên thế giới, trong đó... đó, tổ chức truyền thanh truyền hình quốc tế khuyến cáo nên dùng loại này cho trung tâm truyền hình (studio), truyền dẫn, phát sóng và ghi hình 1.52 Chọn tần số lấy mẫu Công đoạn đầu tiên của quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số là lấy mẫu (có nghĩa là rời rạc tín hiệu tương tự theo thời gian) Do đó tần số lấy mẫu là một trong những thông số cơ bản của hệ thống kỹ thuật số Có nhiều... quyết được Truyền hình số có nén được sử dụng rộng rãi cho nhiều cấp chất lượng khác nhau Từ SDTV có chất lượng tiêu chuẩn đến HDTV có chất lượng cao với tốc độ bít từ 5-24Mb/s, được truyền dẫn và phát sóng qua cáp, qua vệ tinh và trên mặt đất Có rất nhiều tiêu chuẩn nén dùng cho truyền hình số: MPEG-1, 2, 3, 4, 7…(Moving Picture Experts Group) Việc phát chương trình quảng bá truyền hình số (digital . năng phát triển vững chắc và lâu dài. Đề tài cho đồ án môn học 2 của em là Công Nghệ OFDM và ứng dụng trong Truyền Hình Số Mặt Đất, thực trạng sử dụng tại Việt Nam . Trong quá trình làm đề tài,. - 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 Ầu DVB - T là công nghệ có nhiều. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 Đề tài: Ứng dụng công nghệ OFDM trong Truyền Hình Số Mặt Đất, và