Đồ án Ứng dụng ghép kênh OFDM trong DVB - H

ững chương trình yêu thích và phù hợp với mình. Mặt khác hiện nay cũng như trong tương lai nhu cầu giải trí cũng như thu nhận thông tin của con người trong xã hội ngày càng đòi hỏi cao về tính cập nhật tức thời, mọi lúc mọi nơi, cùng với đó là sự đòi hỏi về chất lượng và sự tiện dụng. Hơn nữa theo các thông kê gần nay thì có trên 2 tỷ người sử dụng điện thoại di động và nó ngày càng trở nên quan trọng hơn trong xã hội hiện đại. Do đó, khi chúng ta mang được các nội dung có giá trị đến với những người dùng sử dụng di động sẽ đạt được hiệu quả cao trong truyền thông. Hiện nay trên thế giới tồn tại nhiều công nghệ truyền hình di động khác nhau, mà trong đó nổi bật lên công nghệ DVB-H. Ở Việt Nam, VTC đã bước đầu triển khai các dịch vụ truyền hình di động dựa công nghệ DVB-H. Một yêu cầu đặt ra ở đây là truyền hình di động phải thực hiện phát nội dung tới các thiết bị đầu cuối cầm tay trong môi trường di động, chịu nhiều ảnh hưởng về chất lượng kênh vô tuyến mà vẫn phải đảm bảo chất lượng nội dung cũng như về băng thông, do các nội dung thường đòi hỏi thời gian thực. Giải pháp giải quyết ở đây được đưa ra là lựa chọn phương pháp điều chế và ghép nội dung thích hợp. Đó chính là sử dụng kĩ thuật điều chế ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM. Vì vậy em chọn đề tài “Ứng dụng ghép kênh OFDM trong DVB-H”. Nội dung đề tài gồm : Chương I Các công nghệ truyền hình số di động mặt đất Trong chương mở đầu giới thiệu khái quát về truyền hình số di động mặt đất. Các công nghệ truyền hình đang được nghiên cứu phát triển và triển khai trên thế giới, so sánh những điểm khái quát nhất về những công nghệ này. Chương II Kỹ thuật điều chế OFDM Sang chương II của đề tài mô tả về nguyên lý chung của OFDM. Hiểu được phương thức thực hiện điều chế trong OFDM. Từ đó có được những đánh giá về ưu nhược điểm của kĩ thuật này. Chương III Công nghệ DVB-H trong cung cấp dịch vụ mobile TV Ở chương III này phân tích xâu hơn về công nghệ truyên hình di động mặt đất DVB-H. Đưa ra các khái niệm chung nhất về tiêu chuẩn công nghệ DVB-H, nắm được các thành phần chủ yếu của một hệ thống DVB-H. Thu thập được một vài số i Lời nói đầu liệu và thông tinh về tình hình thử nghiệm cũng như triển khai thương mại của công nghệ DVB-H trên thế giới. Chương IV Ứng dụng ghép kênh OFDM trong cung cấp dịch vụ truyền hình di động DVB-H Chương IV là chương cuối của đề tài, có những mô tả kĩ hơn về ứng dụng kĩ thuật ghép kênh OFDM vào trong điều chế DVB-H. Đưa ra các mô hình triển khai của hệ thông DVB-H cùng với đó là một số máy phát và thiết bị đầu cuối DVB-H Do nhận thức có hạn chế nên không thể không mắc những thiếu xót, mong nhận được những góp ý và nhận xét để đề tài hoàn thiện hơn. Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn vô tuyến, khoa Viễn thông 1 và thầy hướng dẫn trực tiếp thầy TS. Nguyễn Quý Sỹ cùng các bạn trong lớp đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học. Hà Nội, Ngày 8 tháng 9 năm 2008 Nguy ễn Danh Quang ii Mục lục MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................................i MỤC LỤC............................................................................................................................iii THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT...............................................................................................v DANH MỤC HÌNH VẼ.......................................................................................................vii DANH MỤC BẢNG BIỂU................................................................................................viii CHƯƠNG I CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ DI ĐỘNG MẶT ĐẤT......................1 1.1. Giới thiệu Mobile TV (Truyền hình di động)..................................................................1 1.2. Truyền hình di động sử dụng cấu trúc mạng 3G.............................................................3 1.2.1.MobiTV........................................................................................................................3 1.2.2. Mạng 3+ cho truyền hình di động.................................................................................4 1.2.3. Truyền hình di động sử dụng 3G HSDPA....................................................................5 1.2.4. Truyền hình di động sử dụng MBMS...........................................................................6 1.3. Công nghệ truyền hình di động mặt đất T-DMB.............................................................6 1.3.1. Băng tần sử dụng.........................................................................................................7 1.3.2. Quá trình chọn lựa nhà cung cấp dịch vụ cho T-DMB.................................................7 1.3.3. Hệ thống Truyền dẫn T – DMB...................................................................................9 1.4. Công nghệ DVB-H........................................................................................................9 1.5. Công nghệ truyền hình di động MediaFLO..................................................................12 1.6. Các công nghệ truyền hình di động khác.......................................................................13 1.6.1. Tiêu chuẩn ATSC cho phát truyền hình quảng bá mặt đất..........................................13 1.6.2. Công nghệ ISDB–T....................................................................................................14 1.7. So sánh các công nghệ truyền hình di động..................................................................15 1.8. Kết luận chương I........................................................................................................18 CHƯƠNG II KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ OFDM....................................................................19 2.1. Nguyên lý cơ bản của OFDM......................................................................................19 2.2. Điều chế và giải điều chế OFDM................................................................................21 2.2.1. Chuyển đổi nối tiếp song song...................................................................................23 2.2.2. Điều chế sóng mang con............................................................................................24 2.2.3. Chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời gian..........................................................24 2.2.4. Chèn khoảng bảo vệ...................................................................................................25 2.2.5. Đồng bộ trong OFDM...............................................................................................25 2.2.6. Điều chế cao tần.........................................................................................................27 2.3. Ưu nhược điểm của OFDM...........................................................................................28 2.4. Kết luận chương II.......................................................................................................29 CHƯƠNG III DỊCH VỤ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ DVB-H...30 3.1. Giới thiệu: Phát quảng bá video số cho thiết bị cầm tay................................................30 3.2. Tại sao chọn DVB-H?...................................................................................................31 3.3. DVB-H hoạt động thế nào?..........................................................................................31 3.4. Công nghệ của DVB-H..............................................................................................33 3.4.1. Nguyên tắc cơ bản của hệ thống DVB-H....................................................................33 3.4.2. Thành phần chức năng của mô hình phát dữ liệu DVB-IP..........................................34 3.4.3. Cắt lát thời gian (Time Slicing).................................................................................35 3.4.4.Thời gian chuyển giữa các kênh và các bit báo hiệu tham số máy phát (TPS)..............36 3.4.5. MPE-FEC.................................................................................................................37 3.5. DVB-H IP Datacasting.................................................................................................38 3.6. Kiến trúc mạng...........................................................................................................39 3.7. Truyền dẫn DVB-H.......................................................................................................40 iii Mục lục 3.8. Mạng máy phát DVB-H...............................................................................................41 3.9. Đầu cuối và các thiết bị cầm tay..................................................................................43 3.10. Các tóm lược thực thi DVB-H (hồ sơ).........................................................................43 3.11. Giao diện vô tuyến mở................................................................................................45 3.12. Hướng dẫn dịch vụ điện tử trong DVB-H....................................................................46 3.13. Dự án thử nghiệm DVB-H và triển khai thương mại hoá.............................................46 3.13.1. Mỹ ...........................................................................................................................47 3.13.2. Châu Âu...................................................................................................................48 3.13.3. Việt Nam.................................................................................................................48 3.14. Ví dụ của một hệ thống truyền dẫn DVB-H cho TV di động.......................................49 3.14.1. Các bộ mã hoá cho TV di động................................................................................49 3.14.2. Đóng gói IP..............................................................................................................50 3.14.3. Điều chế...................................................................................................................51 3.14.4. Máy phát DVB-H và các thành phần khác................................................................52 3.15. Kết luận chương III.....................................................................................................52 CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG GHÉP KÊNH OFDM TRONG CUNG CẤP DỊCH VỤ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DVB-H....................................................................................53 4.1. Phổ tần và băng thông dành cho DVB-H.....................................................................53 4.2. Điều chế OFDM trong DVB-H...................................................................................54 4.3. Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang...........................................................56 4.4. Dung lương ghép DVB-H và C/N yêu cầu...................................................................57 4.5. Mô hình ghép kênh DVB-H với hệ thống DVB-T........................................................59 4.6. Một số máy phát và thiết bị đầu cuối DVB-H...............................................................61 4.6.1. Một số máy phát DVB-H...........................................................................................61 4.6.2. Thiết bị đầu cuối DVB-H...........................................................................................64 4.7. Kết luận chương IV.....................................................................................................67 KẾT LUẬN.........................................................................................................................68 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................69 iv Thuật ngữ và chữ viết tắt THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ASI Asynchronous Serial Interface Tín hiệu nối tiếp bất đồng bộ AVC Advanced Video Coding Mã hóa Video cao cấp Advanced Television Systems Ủy ban các hệ thống truyền hình ATSC Committee cao cấp DAB Digital Audio Broadcasting Phát thanh quảng bá kĩ thuật số DMB Digital Multimedia Broadcasting Phát quảng bá đa phương tiện số S-DMB Stallite-DMB Chế độ phát DMB vệ tinh DVB Digital Video Broadcasting Phát quảng bá video số DVB-H DVB-Handheld DVB cho thiết bị cầm tay DVB-T DVB-Terrestrial DVB phát mặt đất DVB- DVB-Convergence Hội tụ dịch vụ quảng bá và di CBMS of Broadcast and Mobile Services động DVB Phát quảng bá mặt đất số của DTTB Digital terrestrial broadcasting Nhật Bản DTH Direct to home Tới tận nhà DRM Digital rights management Quản lý bản quyền kĩ thuật số FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số Ghép kênh phân chia theo tần số OFDM Orthogonal FDM trực giao Ghép kênh phân chia theo tần số COFDM Coded OFDM trực giao có mã hóa sửa lỗi Ứng dụng truyền file được dùng FLUTE FLUTE trong các mạng đơn hướng FEC Forward Error Correction Sửa lỗi chuyển tiếp ESG Electronic service guide Hướng dẫn dịch vụ điện tử European Telecommunication ETSI Viện tiêu chuẩn Châu Âu Standards Institute GPS Gobal Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu H.264 Tiêu chuẩn nén video của ITU Truy cập gói đường xuống tốc độ HSDPA High-speed downlink packet access cao IMT2000 The ITU’s framework for 3G Cơ cấu của ITU cho các dịch vụ v Thuật ngữ và chữ viết tắt services 3G IPDC IP Datacasting Quảng bá IP Integrated Services Digital Tích hợp dịch vụ số phát quảng bá ISDB-T Broadcasting Terrestrial mặt đất IPsec IP security Bảo mật IP IPE IP Encapsulator Đóng gói IP International Telecommunication ITU Hiệp hội Viễn thông quốc tế Union ICI Inter Carrier Interference Nhiễu giữa các sóng mang ISI Inter Symbol Interference Nhiễu giữa các kí hiệu điều chế LTE Long-term evolution Giải pháp dài hạn Phát quảng bá đa hướng đa dịch MBMS Multi broadcast Multi Service vụ Công nghệ quảng bá đa phương MediaFLO tiện của Qualcomm Nhón chuyên gia về hình ảnh MPEG Motion Pictures Expert Group động MPE Multi-Protocol Encapsulation Đóng gói đa giao thức NOC National Ops Center Trung tâm điều hành quốc gia OMA Open Mobile Alliance Liên đoàn di động mở OMA Tiêu chuẩn OMA cho phát quảng OMA standard for broadcasting BCAST bá The broadcasting of multimedia Các chương trình quảng bá định Podcasting programs available on the Internet dạng đa phương tiện trên Internet in multimedia format. QAM Quadrature amplitude modulation Điều chế biên độ pha vuông góc Định dạng giao diện màn hình ¼ QCIF Quarter common interface format (176x120 NTSC và 176x144 PAL). QPSK Quadrature phase shift keying Điều chế khóa dịch pha vuông góc RS Reed-Solomon code Mã Reed-Solomon TPS Transmission Parameter Signalling Báo hiệu tham số truyền dẫn vi Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Ví dụ về truyền hình di động 3G MobiTV..............................................................3 Hình 1-2: Ví dụ phân kênh T – DMB....................................................................................7 Hình 1-3: Truyền dẫn T – DMB dựa trên hệ thống DAB Eureka 147.....................................9 Hình 1-4: Hệ thống DVB – H..............................................................................................11 Hình 1-5: Ví dụ hệ thống Media FLO ở Mỹ.........................................................................13 Hình 1-6: Dịch vụ ISDB – T ở Nhật Bản.............................................................................15 Hình 2-2: Sự chồng lần phổ của sóng mang con...................................................................20 Hình 2-3: Hệ thống thu phát OFDM trong ứng dụng vô tuyến..............................................22 Hình 2-4: Sơ đồ điều chế và giải điều chế OFDM................................................................23 Hình 2-5: Tạo tín hiệu OFDM giai đoạn IFFT.....................................................................24 Hình 2-6: Các bước đồng bộ trong OFDM...........................................................................25 Hình 2-7: Đồng bộ khung....................................................................................................26 Hình 2-8: Ước lượng dịch thời gian.....................................................................................26 Hình 2-9: Ước lượng dịch tần số..........................................................................................27 Hình 2-10: Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng cơ sở sử dụng kỹ thuật tương tự .............28 Hình 2-11: Điều chế tần số vô tuyến tín hiệu OFDM băng cơ sở sử dụng kỹ thuật số (DDS - Tổng hợp số trực tiếp)..........................................................................................................28 Hình 3-1: Một hệ thống truyền dẫn truyền hình di động DVB-H..........................................32 Hình 3-2: DVB-H IP Datacasting.........................................................................................32 Hình 3-3:Cắt lát thời gian trong DVB-H..............................................................................36 Hình 3-4: Cấu trúc khung MPE-FEC...................................................................................38 Hình 3-5: Chùm giao thức DVB-H......................................................................................39 Hình 3-6: DVB-H trong ghép kênh dùng chung...................................................................40 Hình 3-7:Các mạng đơn tần số DVB-H................................................................................42 Hình 3-8:Khoảng cách tương đối SFN. Tất cả khoảng cách trên cơ sở điều chế 16QAM với khoảng bảo vệ ¼ cho COFDM.............................................................................................42 Hình 3- 9: Truyền dẫn nội dung tương tác DVB-H qua Data Carousel.................................45 Hình 3-10:Giải pháp DVB-H mở.........................................................................................46 Hình 3- 11: DVB-H ở Mỹ-Mạng Modeo..............................................................................48 Hình 3- 12: Một ví dụ triển khai hệ thống truyền dẫn truyền hình di động DVB - H.............51 Hình 4-1: Phổ tần UHF sử dụng cho DVB-T và DVB-H......................................................53 Hình 4-2: Các đường cong ngoại suy...................................................................................58 Hình 4-3: Hệ thống ghép kênh chung với DVB-T................................................................59 Hình 4-4: Hệ thống ghép kênh phân cấp..............................................................................60 Hình 4-5: Mô hình mạng cung cấp DVB-H riêng biệt..........................................................61 Hình 4-6: Máy phát Channelot 100......................................................................................61 Hình 4-7: Máy phát MTD4000 series...................................................................................63 Hình 4-8: Điện thoại hỗ trợ truyền hình DVB-H Nokia N92................................................64 Hình 4-9: Điện thoại di động Nokia N77..............................................................................65 Hình 4-10: Điện thoại di động hỗ trợ DVB-H Nokia N96....................................................65 Hình 4-11: Điện thoại di động hỗ trợ DVB-H Samsung SGH-P900.....................................66 vii Danh mục bảng biểu DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Các chương trình phát trên T-DMB tại Hàn Quốc..................................................8 Bảng 1-2: So sánh tham số các công nghệ truyền hình số phát quảng bá mặt đất..................16 Bảng 1-3: So sánh 3 công nghệ truyền hình di động.............................................................17 Bảng 3- 1: Thử nghiệm thương mại DVB-H........................................................................49 Bảng 4-1: Các thông số trong miền tần số của kênh tín hiệu OFDM DVB-H 8MHz.............54 Bảng 4-2: Các phương pháp điều chế cơ sở và khoảng bảo vệ tương ứng.............................54 Bảng 4-3: Khoảng bảo vệ của chế độ 8K cho từng băng thông.............................................56 Bảng 4-4: Tỉ số C/N cho chế độ 8K nhận Video...................................................................57 Bảng 4-5: Tỉ số C/N cho chế độ 8K nhận âm thanh..............................................................58 viii Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Các công nghệ truyền hình di động CHƯƠNG I CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ DI ĐỘNG MẶT ĐẤT 1.1. Giới thiệu Mobile TV (Truyền hình di động) Thuật ngữ “Mobile TV” hay truyền hình di động đã xuất hiện đầu năm 2003 ở Hàn Quốc và Châu Âu là những nơi phát triển mạnh mẽ các dịch vụ gia tăng cho điện thoại di đông, cũng là những vùng phát triển mạnh mẽ nhất các công nghệ di đông. Nó bao hàm ý nghĩa truyền các nội dung của các chương trình truyền hình, các đoạn video, hình ảnh, âm thanh nó là các nội dung đa phương tiện đến máy thu phát cầm tay di động ví dụ như PDA, điện thoại di động, các thiết bị multimedia cầm tay hay các đầu thu thích hợp cho máy tính xách tay hay lắp trong ôtô. Thực tế đó là các thiết bị di động khi hỗ trợ công nghệ Mobile TV sẽ thu được các kênh truyền hình mà không cần TV hay đầu thu có kích thước lớn như trước, các thiết bị di động có ưu điểm là người dùng có thể cập nhật các bản tin, các thông tin khác một cách nhanh chóng, mọi lúc mọi nơi, ngay cả khi họ đi ngoài đường. Ngoài ra Mobile TV cũng cung cấp các nôi dung số đa phương tiện khác như hình ảnh, âm thanh, dữ liệu theo những yêu cầu cụ thể. Nó khác với truyền dữ liệu qua mạng di động ở đó các dữ liệu sẽ được truyền tới người dùng khi có yêu cầu và với một lượng hạn chế, phục vụ chủ yếu cho từng người dùng nó không mang tính chất quảng bá như truyền hình di động. Do vậy sẽ tốn tài nguyên vô tuyến cho truyền dẫn nội dung tới nhiều người dùng cùng lúc. Các chương trình có thể được phát theo phương thức quảng bá đến mọi người xem trong vùng phủ sóng hoặc là phát riêng (unicast) tới khách hàng có nhu cầu. Chúng cũng có thể là truyền multicast đến một nhóm người sử dụng. Sự phát quảng bá có thể là qua môi trường mặt đất như truyền hình số và tương tự được phát đến các gia đình của chúng ta, hoặc chúng có thể được phát trực tiếp qua các vệ tinh đến các máy di động. Sự phát đó cũng có thể được phát qua Internet/Web (*) Các tài nguyên để phát truyền hình di động Điện thoại di động là một thiết bị đa năng. Nó được kết nối tới các mạng di động tế bào đồng thời nhận FM quảng bá qua bộ dò sóng FM hoặc kết nối đến mạng LAN vô tuyến qua Wi-Fi. Phát truyền hình di động có thể tương tự với đa chế độ qua mạng 3G, các chế độ mở rộng quảng bá của 3G như MBMS hoặc MCBS, hoặc các mạng quảng bá mặt đất và vệ tinh. Trong tất cả các chế độ này, một tài nguyên chung cần thiết phải lưu ý tới là phổ tần số. Sự phát triển nhanh chóng của truyền hình di động, động lực và quy mô của nó đã không được các nhà công nghiệp lường trước được, mặc dù không phải tất cả đều đồng ý với tuyên bố này. Vì vậy mà công nghệ truyền Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 1 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Các công nghệ truyền hình di động hình di động đã loại bỏ được sự xáo trộn để tìm ra cách thấy được phổ tần của nó và phát truyền hình di động. Ở Anh và Mỹ phổ tần quảng bá truyền hình truyền thống UHF và VHF cũng được sử dụng cho cả truyền số, do đó cần có nội dung đồng thời trong cả hai chế độ. Ở Anh, BT Movio phải dùng đến phổ phát thanh quảng bá số để phát truyền hình di động sử dụng tiêu chuẩn được gọi là DAB-IP. Ở Hàn Quốc phổ tần DAB cho các dịch vụ vệ tinh được sử dụng để phát các dịch vụ dưới dạng vệ tinh quảng bá đa phương tiện số S-DMB. DVB-H là một tiêu chuẩn được thiết kế rộng rãi để sử dụng cho các mạng DVB-T hiện tại cũng cung cấp các dịch vụ DVB-H và sử dụng cùng phổ tần. Nó thực sự cần thiết cho các quốc gia có phổ tần UHF đang được đánh dấu (dự phòng) cho các dịch vụ như vậy. Ở Mỹ, nơi các hệ thống ATSC không cho phép tận dụng cho truyền dẫn di động, phổ tần UHF còn lại dành cho truyền dẫn số và phổ tần được đấu giá. Modeo, nhà khai thác DVB-H đã mạo hiểm lắp đặt mạng mới toàn bộ dựa vào công nghệ DVB-H sử dụng dải băng L tại 1670 Mhz. 2Wire nhà khai thác khác có phổ trong dải tần 700MHz là bắt đầu khởi động các dịch vụ DVB-H sử dụng khe phổ tần này. Mỹ (cùng với Hàn Quốc và Ấn Độ) cũng là người nắm giữ các công nghệ CDMA mà Qualcomm phát minh ra. Qualcomm đã công bố một công nghệ quảng bá cho truyền hình di động được gọi là Media FLO, công nghệ này khả dụng cho tất cả các nhà khai thác để cung cấp truyền hình di động theo hình thức quảng bá. Nhiều quốc gia khác đang thiết lập sử dụng công nghệ tương tự. Ở Hàn Quốc chính phủ cũng đã cho phép sử dụng phổ VHF cho các dịch vụ truyền hình di động và T- DMB đã được khởi động cho cung cấp các dịch vụ truyền hình di động. Ở Nhật, sử dụng quảng bá ISDB-T để cung cấp dịch vụ truyền hình di động. Sự cạch tranh của nhiều công nghệ trong cung cấp truyền hình di động đã dẫn tới có rất nhiều tiêu chuẩn trong ngành công nghiệp này. Hiện nay nhiều nỗ lực tìm kiếm phổ tần và tài nguyên cho truyền hình di động trên phạm vi toàn cầu và khu vực hướng tới hội tụ các tiêu chuẩn này trong tương lai. Hiện nay trên thế giới có các tiêu chuẩn về truyền hình số di động tiêu biểu: DVB-H (phát triển từ DVB-T) (Châu Âu); T-DMB (phát triển từ DAB) (Hàn Quốc) và MediaFLO (phát triển bởi QUALCOMM), ISDB-T (Nhật Bản) Do có sự tồn tại của nhiều tiêu chuẩn cho truyền hình số di động, mỗi tiêu chuẩn đều có những ưu và nhược điểm riêng, nên nhiều nước vẫn còn đang trong quá trình nghiên cứu, thử nghiệm trước khi đưa ra quyết định lựa chọn tiêu chuẩn nào. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 2 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Các công nghệ truyền hình di động 1.2. Truyền hình di động sử dụng cấu trúc mạng 3G 1.2.1.MobiTV MobiTV có lẽ một ví dụ tốt nhất về dịch vụ TV di động qua mạng 3G (Hình 1-1). MobiTV cung cấp hơn 50 kênh trực tiếp phổ thông từ các nhà cung cấp dịch vụ quảng bá, bao gồm CNN, CNBC, ABC News, Fox News, ESPN, Kênh thời tiết và khám phá và với hàng loạt kênh khác nữa đang tiếp tục được bổ sung và danh sách. Nó cung cấp dịch vụ này qua một số nhà quản lý ở nhiều nước sử dụng mạng 3G. Chúng bao gồm: + Mỹ - Sprint, Cingular, Midwest Wireless, Alltel, Cellular, South, Verizon + Mexico - Telcel; + Peru - Moviestar; + Canada - Bell, Rogers, TELUS; + Anh - Orange, Three Nhà cung cấp Dịch vụ Quản lý mạng Người nội dung di dộng dùng Hình 1-1: Ví dụ về truyền hình di động 3G MobiTV Dịch vụ đã có hơn một triệu người sử dụng trong năm đầu tiên được triển khai. Khái niệm về dịch cung cấp TV di động với dụng lượng đa đạng đã dần khẳng định là rất được sự ưa chuộng. Bước thử nghiệm bắt đầu từ tạo luồng cho các clip video ngắn và các chương trình ghi tới các dịch vụ luồng video cung cấp bởi các nhà quản lý viễn thông di động sử dụng mạng UMTS hay mạng di động thế hệ thứ 3. ITU chấp nhận các mạng 3G dưới cơ cấu chung của IMT–2000 hoạt động xung quanh 2 công nghệ lõi – UMTS và CDMA 2000. Con đường phát triển công nghệ UMTS(WCDMA) đặc thù cho các quốc gia sử dụng mạng GSM và tần số 3G trong UMTS đã được phân chia cho phổ tần UMTS. Cơ cấu CDMA2000 trên một nhánh khác được thiết kế phù hợp cho mạng cdmaOne. Các mạng 3G cơ sở sử dụng dải băng Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 3 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Các công nghệ truyền hình di động tần rộng (ví dụ: 5MHz trong WCDMA – 3G) cho một sóng mang WCDMA. Đa truy nhập phân chia theo mã sử dụng băng thông rộng cho phép cung cấp video, âm thanh và dịch vụ dữ liệu qua mạng. Nền tảng 3G được sử dụng cho các ứng dụng TV di động nhờ có được băng thông rộng cho 3G hay các dịch vụ của UMTS. Nền tảng 3G đang đươc vận hành ở Châu Âu, Mỹ, Hàn Quốc, và Nhật Bản và sự hoạt động tối đa được thử nghiệm ở các khu vực trên. Tuy nhiên mạng 3G hay UMTS nhìn một cách khách quan là không phù hợp với kiểu dữ liệu video lớn cung cấp cho số lượng lớn người dùng đồng thời. Sử dụng truyền tải “trong băng” một số lượng phiên truyền phát đơn đồng thời được tạo ra trong sáu luống 256K và cũng từng đó số người dùng cho truyền phát đơn video. Sử dụng nền tảng được mô tả qua các clip ngắn, tin tức, các đầu đề, hoặc nội dung tại chỗ, nó được xem trên các thiết bị 3G cơ bản. Ở đây được phân biệt với các kênh truyền hình trực tiếp, được cung cấp qua các mạng quảng bá mặt đất hoặc vệ tinh. Đó là bời vì các mạng 3G sử dụng cùng băng tần thoại cho cung cấp video tốt trong 3G nhờ các công nghệ cung cấp như MBMS. MBMS là công nghệ quảng bá cho ô trong băng (tức là trong cùng băng tần hoạt động của các thiết bị di động). Các công nghệ khác được xây dựng sử dụng ngoài phổ tần của băng tần UMTS. Vì phổ tần hữu hạn, băng tân 3G trở nên đắt đỏ. Khả năng đó được tăng cường với những công nghệ mới được giới thiệu như HSDPA và công nghệ triển khai dài hạn cho 3G LTE từ các dự án 3G. Sử dụng công nghệ này và dùng mã hóa tín hiệu video với mỗi tiêu chuẩn 3GPP có khả năng phát đa hướng tới 10 – 12 kênh trong dải 5MHz. 1.2.2. Mạng 3+ cho truyền hình di động Mạng 3G cho phép tải luồng video và nội dung TV. Tuy nhiên, kiểu cung cấp này tạo ra một lưu lượng đáng kể và có thể mạng nhanh chóng bị quá tải. T...FFT Hz. Dạng sóng trong hình chữ nhật này trong miền thời gian dẫn đến đáp tuyến tần số sinc trong miền tần số. Dạng sinc có 1 búp chình hẹp, với nhiều búp biên có cường độ giảm dần theo tần số khi đi ra khỏi tần số trung tâm. Mỗi tải phụ có một đỉnh tại tần số trung tâm và một số giá trị không được đặt cân bằng theo các lỗ trống tần số bằng khoảng cách sóng mang. Bản chất trực giao của việc truyền là kết quả của đỉnh của mỗi tải phụ tương ứng với điểm “0” của các tải phụ khác. Khi tín hiệu này đuợc phát hiện nhờ sử dụng biến đổi Fourier rời rạc (DFT). Các tín hiệu được đưa vào điều chế OFDM thường được điều chế thành N kênh con với N sóng mang phụ trên cơ sở một sóng mang chính đặc chưng cho băng tần hoạt động nhất định fn. Các máy phát phát tín hiệu điều chế OFDM với sóng mang fn gộp lại thành mạng đơn tần số SFN (Singer Fequensy Network). Các SFN này thường được dùng trong các hệ thống phát truyền hình số mặt đất hiện đại 2.2. Điều chế và giải điều chế OFDM Đóng góp cơ bản cho sự phát triển của OFDM đó là việc ứng dụng biến đổi Fourier (FT) vào điều chế và giải điều chế tín hiệu. Kỹ thuật này phân chia tín hiệu ra thành từng khối N số phức. Sử dụng biến đổi Fourier ngược IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) cho mỗi khối và truyền nối tiếp. Tại phía thu, bản tin gửi đi được phục hồi lại nhờ biến đổi Fourier FFT (Fast Fourier Transform) các khối tín hiệu lấy mẫu thu được . Kỹ thuật điều chế OFDM kết hợp với các phương pháp mã hóa và xáo trộn (interleaving) thích hợp cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao qua kênh vô tuyến với độ tin cậy cao. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 21 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kĩ thuật điều chế OFDM Hình 2-3: Hệ thống thu phát OFDM trong ứng dụng vô tuyến Đặc thù của tín hiệu OFDM là nó hoàn toàn được tạo ra trong miền số, do rất khó để chế tạo các máy thu phát khóa pha dải rộng trong miền thời gian. Tại khối phát, dữ liệu số sau khi được điều chế vào các sóng mang được đem đi thực hiện phép biến đổi Fourier để tạo sự trực giao giữa các sóng mang. Trong thực tế người ta dùng phép biến đổi Fourier nhanh (FFT) cho bước này. FFT là một dạng biến đổi Fourier rời rạc (DFT) nhưng cho hiệu quả tính toán cao hơn nên được dùng trong các hệ thống thực tế. Sau khi đã tạo được sự trực giao giữa các sóng mang, các sóng mang này lại được chuyển về miền thời gian bằng IFFT để truyền đi. Lúc này ta đã tạo được một tín hiệu OFDM gồm một nhóm các sóng mang trực giao với nhau trong miền thời gian. Lưu ý, tín hiệu OFDM mới chỉ ở băng tần cơ sở, cần được chuyển lên tới tần số được lựa chọn để truyền đi. Khối thu thực hiện quá trình ngược lại khối phát. Tín hiệu OFDM thu từ anten được chuyển về băng tần cơ sở để xử lý. Tín hiệu này sau đó được qua FFT để phân tích tín hiệu trong miền tần số. Pha và biên độ của các sóng mang con được nhận diện và được chuyển thành dữ liệu số cần thu. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 22 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kĩ thuật điều chế OFDM Hình 2-4: Sơ đồ điều chế và giải điều chế OFDM 2.2.1. Chuyển đổi nối tiếp song song Dữ liệu số thường ở dạng một chuỗi các bit liên tiếp. Trong hệ thống OFDM, mỗi kí hiệu thường mang từ 40 – 4000 bits, do đó bước chuyển đổi nối tiếp song song là cần thiết để đặt các bit thông tin lên OFDM kí hiệu. Số bit thông tin trên một kí hiệu phụ thuộc vào phương thức điều chế và số sóng mang con. Chú ý rằng nếu ta dùng phương thức điều chế thích nghi (Adaptive Modulation) thì số bit thông tin trên từng sóng mang con có thể không giống nhau. Tại phía thu quá trình ngược lại, chuyển đổi song song nối tiếp, sẽ được thực hiện để chuyển dữ liệu về dạng nối tiếp như ban đầu. Khi tín hiệu OFDM truyền trong môi trường đa đường, do pha đinh chọn lựa tần số sẽ xuất hiện những nhóm sóng mang con bị suy giảm nghiêm trọng tới mức gây ra lỗi bit tại phía thu. Các điểm trũng trong đáp ứng tần số của kênh truyền có thể làm cho thông tin trên một số sóng mang lân cận nhau bị phá huỷ, kết quả là có một cụm các bit liền nhau bị lỗi. Nếu như cụm bit lỗi này không quá lớn, nằm trong tầm kiểm soát của bộ sửa lỗi ở phía thu thì vấn đề sẽ chẳng đáng ngại. Nhưng thực tế, các cụm bit lỗi này lại thường khá lớn, trong khi khả năng kiểm soát của bộ sửa lỗi lại rất hạn chế, vả lại việc cải thiện khả năng sửa lỗi thường rất tốn kém. Một ý tưởng đơn giản và dễ thực hiện để giải quyết vấn đề này đó là: nếu như các cụm bit lỗi này gồm các bit không lân cận nhau thì khi chuyển đổi song song sang nối tiếp ở phía thu, các bit lỗi này sẽ nằm rải rác, và như vậy ta đã tránh được các cụm bit lỗi lớn. Do đó ở hầu hết các hệ thống thực tế, người ta đều sử dụng một bộ xáo trộn bit hay còn gọi là cài xen (interleaving) như là một phần của quá trình chuyển đổi nối tiếp song song. Thay vì truyền các bit tuần tự theo vị trí của chúng trong chuỗi bit thông tin đầu vào, ta truyền chúng không theo thứ tự, rồi sau đó lại sắp xếp chúng đúng thứ tự ở phía thu. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 23 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kĩ thuật điều chế OFDM 2.2.2. Điều chế sóng mang con Các sóng mang phụ sau khi được cấp phát các bit thông tin để truyền đi, chúng sẽ được điều chế pha và biên độ bằng các phương thức điều chế thích hợp. Lúc này sóng mang được biểu diễn bằng vector IQ. Quá trình điều chế vào các sóng mang con thực chất là quá trình ánh xạ các bit thông tin theo một sơ đồ điều chế (Constellation) cụ thể. Do đó quá trình này còn gọi là Mapping. Tại máy thu, thực hiện việc giải mã vectơ IQ thành từ mã ban đầu. Trong quá trình truyền, nhiễu và méo của kênh truyền làm cho các vectơ IQ thu nhận được không rõ nét, do đó có thể gây lỗi nhận diện từ mã. Do đó với mỗi phương thức điều chế sẽ cần một tỷ số tín hiệu trên tạp âm nhất định. Ví dụ với phương thức điều chế 16-QAM, khi đó tỷ số tín hiệu trên tạp âm cho phép là S/N = 18dB. 2.2.3. Chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời gian Sau giai đoạn điều chế sóng mang con, ta đã ấn định được cho mỗi sóng mang con một biên độ và pha dựa trên các bit thông tin được truyền đi và phương thức điều chế sóng mang được sử dụng, những sóng mang con không truyền tin sẽ có biên độ bằng 0. Đây là bước xây dựng tín hiệu OFDM trong miền tần số. Để truyền được thì tín hiệu OFDM phải được chuyển về miền thời gian bằng IFFT. Trong miền tần số, mỗi điểm rời rạc mà tại đó ta thực hiện IFFT tương ứng với một sóng mang con. Các sóng mang con có biên độ bằng không sẽ được sử dụng như dải bảo vệ Hình 2-5: Tạo tín hiệu OFDM giai đoạn IFFT Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 24 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kĩ thuật điều chế OFDM 2.2.4. Chèn khoảng bảo vệ Với một dải thông cho trước, tốc độ kí hiệu của một tín hiệu OFDM nhỏ hơn nhiều so với tốc độ kí hiệu của một sóng mang trong hệ thống đơn sóng mang. Như ta đã biết, dải thông của một tín hiệu OFDM sẽ bằng dải thông cho trước ở trên chia cho N sóng mang con. Do vậy tốc độ bit của một tín hiệu OFDM sẽ nhỏ hơn N lần tốc độ bit trên một sóng mang trong hệ thống đơn sóng mang. Tốc độ kí hiệu trên sóng mang con thấp tạo cho OFDM có khả năng chịu ISI rất tốt. Tuy nhiên, còn có thể cải thiện hơn nữa khả năng chịu ISI của hệ thống OFDM bằng cách chèn thêm các dải bảo vệ vào trước mỗi kí hiệu . Dải bảo vệ của mỗi kí hiệu là một phần bản sao của chính kí hiệu đó, có thể là phần đầu hoặc phần cuối hoặc cả 2 phần của chính kí hiệu đó. Thường thì người ta hay dùng phần cuối của kí hiệu làm dải bảo vệ cho kí hiệu đó. Chèn thêm dải bảo vệ làm thời gian truyền của kí hiệu tăng lên, do đó làm tăng khả năng chịu ISI. Như đã đề cập ở trên, mỗi sóng mang con mang một phần tin tức của 1 kí hiệu, dùng một phần kí hiệu làm dải bảo vệ còn tạo cho việc truyền dẫn được liên tục, không có sự ngắt quãng giữa các kí hiệu. Hơn nữa, dải bảo vệ còn cho phép giảm lỗi do sự xê dịch thời gian ở máy thu. 2.2.5. Đồng bộ trong OFDM Một vấn đề nảy sinh ở đây là trong quá trình truyền song song N kênh con xuất hiện hiện tượng dịch tần số gây ra mất tính trực giao của tín hiệu OFDM, do đó cần có sự đồng bộ trong chùm tín hiệu OFDM giảm thiểu sự dịch tần gây mất tính trực giao gây ra nhiễu giữa các kênh con ICI làm giảm chất lượng điều chế OFDM. (*) Đồng bộ trong hệ thống OFDM Hình 2-6: Các bước đồng bộ trong OFDM Trước hết, cần đồng bộ khung (hoặc gói) để cung cấp thông tin điều chỉnh về OFDM kí hiệu. Tiếp đó, cần hiệu chỉnh tần số trước khi thực hiện biến đổi FFT để giảm ảnh hưởng của nhiễu ICI (inter-channel interference). Sau đó thêm một giai đoạn Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 25 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kĩ thuật điều chế OFDM điều chỉnh mịn và bù tần số được thực hiện. Nói chung điều chỉnh khung và sửa tần số là công việc rất phức tạp, đòi hỏi cấu hình phần cứng cũng như phần mềm cao. Kỹ thuật điều chỉnh và sửa tần số trong OFDM có thể chia thành hai loại: phương tiện dữ liệu (data aided) và kỹ thuật phi tuyến (non-linear techniques). Kỹ thuật phương tiện dữ liệu sử dụng một mẫu bit đã biết hoặc tín hiệu pilot để đánh giá trễ và dịch tần số. Kỹ thuật phi tuyến sử dụng tính chu kỳ của tín hiệu để rút ra thành phần hài mong muốn bằng cách sử dụng toán tử phi tuyến (*) Đồng bộ thời gian và đồng bộ khung Trước hết cần có một mạch đồng bộ khung để phát hiện điểm bắt đầu của khung. Điều này được thực hiện bằng cách tạo ra sự tương quan giữa tín hiệu đến với thành phần mào đầu (preamble) biết trước. Mạch này đôi khi cũng được dùng để điều chỉnh cho bộ điều khiển hệ số khuyếch đại. Do đó ngưỡng của mạch phải được điều chỉnh cho phù hợp. Bởi vì dịch thời gian không ảnh hưởng đến tính trực giao của các kí hiệu do đó có thể bù thời gian sau biến đổi FFT. Sau đây là sơ đồ khối tổng quát. Hình 2-7: Đồng bộ khung Ảnh hưởng của dịch thời gian là quay pha và tăng một cách tuyến tính theo thứ tự của các sóng mang. Để đánh giá dịch thời gian ta ước lượng theo sơ đồ sau đây. Hình 2-8: Ước lượng dịch thời gian Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 26 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kĩ thuật điều chế OFDM Như đã nói ở trên dịch tần số ảnh hưởng tới tính trực giao của tín hiệu OFDM. Dịch tần phải được sửa trước khi biến đổi FFT ở phía thu. Bộ biến đổi FFT có thể sử dụng như bộ phát hiện dịch tần. Quá trình này được thực hiện như sau: Hình 2-9: Ước lượng dịch tần số Số lần lặp lại phụ thuộc vào tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N và yêu cầu về độ chính xác của việc ước lượng tần số. Sơ đồ này hoạt động khá tốt trong môi trường có tỷ số S/N nhỏ. Tuy nhiên, kỹ thuật này có hạn chế khi độ dịch tần số f < 1/2T. Độ dịch tần ban đầu phải lớn hơn giới hạn 1/2T đó. 2.2.6. Điều chế cao tần Tín hiệu OFDM được tạo ra sau giai đoạn IFFT mới chỉ ở tần số cơ sở, tín hiệu này còn phải được nâng lên tần số cao hơn để phục vụ cho việc truyền dẫn. Bước này có thể áp dụng kỹ thuật tương tự hoặc kỹ thuật chuyển đổi số. Cả 2 kỹ thuật đều có các thao tác giống nhau, tuy nhiên điều chế số có xu hướng chính xác hơn do độ chính xác trong việc phối ghép 2 kênh I&Q, mặt khác kỹ thuật điều chế số cho giá trị pha chính xác hơn. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 27 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kĩ thuật điều chế OFDM Hình 2-10: Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng cơ sở sử dụng kỹ thuật tương tự Hình 2-11: Điều chế tần số vô tuyến tín hiệu OFDM băng cơ sở sử dụng kỹ thuật số (DDS - Tổng hợp số trực tiếp) 2.3. Ưu nhược điểm của OFDM Từ những đặc điểm đã phân tích ở trong chương III này, ta có thể rút ra một vài kết luận về ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng. Kỹ thuật điều chế OFDM đối với các hệ thống thông tin vô tuyến có một số ưu điểm sau: * Sử dụng băng tần hiệu quả * Hệ thống OFDM có thể loại bỏ hoàn toàn nhiễu phân tập đa đường (ISI) nếu độ dài khoảng bảo vệ lớn hơn trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh. * Phù hợp với các hệ thống truyền dẫn băng rộng, do ảnh hưởng của của phân tập về tần số đối với chất lượng hệ thống được giảm nhiều so với hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang. * Hệ thống có cấu trúc thu đơn giản. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 28 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kĩ thuật điều chế OFDM Bên cạnh những ưu điểm trên kỹ thuật điều chế OFDM cũng có một số nhược điểm cơ bản đó là: * Đường bao biên độ của tín hiệu phát không bằng phẳng. Điều này gây ra méo phi tuyến ở các bộ khuếch đại công suất phía phát và thu. * Sử dụng khoảng bảo vệ tránh được nhiễu phân tập đa đường nhưng lại giảm đi một phần hiệu suất đường truyền, do bản thân khoảng bảo vệ không mang thông tin. * Do yêu cầu về trực giao giữa các sóng mang phụ, hệ thống OFDM rất nhạy cảm với hiệu ứng Doppler cũng như sự dịch tần và dịch thời gian do sai số đồng bộ. 2.4. Kết luận chương II Từ những đặc điểm đã phân tích ở trong chương III này, ta có thể rút ra một vài kết luận về ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng. Ngày nay kỹ thuật OFDM còn kết hợp với các phương pháp mã hóa kênh sử dụng trong thông tin vô tuyến. Các hệ thống này được gọi với khái niệm COFDM (Code OFDM). Kỹ thuật điều chế OFDM hay COFDM được ứng dụng vào rất nhiều hệ thống thông tin vô tuyến tốc độ cao như Wimax, Wireless LAN, DAB, DVB, T - DMB. Nhờ sự linh hoạt và lợi ích to lớn của chúng. Công nghệ truyền hình số di động mặt đất DVB – H cũng áp dụng OFDM cho hệ thống truyền dẫn của mình mà cụ thể hơn đó là COFDM. DVB – H sẽ được mô tả xâu hơn trong chương III sau đây. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 29 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3:Dịch vụ truyền hình di động DVB-H CHƯƠNG III DỊCH VỤ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ DVB-H 3.1. Giới thiệu: Phát quảng bá video số cho thiết bị cầm tay Công nghệ DVB-H được thiết kế để sử dụng cơ sở hạ tầng phát quảng bá truyền hình mặt đất số để chuyển giao các dịch vụ đa phương tiện cho các máy di động. Nó có thể sử dụng cùng các khe phổ tần dùng cho truyền hình số. Công nghệ DVB cho các thiết bị cầm tay đã được thiết kế để đạt được các mục tiêu của chuyền tiếp dịch vụ TV cho thiết bị cầm tay, nó bao gồm: ü Dịch vụ quảng bá tiếp cận số lượng người dùng không giới hạn ü Cung cấp công suất phát đủ lớn sao cho các thiết bị di động có thể làm việc thậm chí cả trong các toà nhà. ü Tiêu thụ nguồn pin khi thu kênh truyền hình lựa chọn. ü Việc sử dụng phổ tần phát quảng bá mắt đất, nó đang dần được trả lại tự do vì có kết quả của việc số hoá các mạng truyền hình. ü Khả năng mã hoá và sửa lỗi cung cấp các điều kiện cường độ tín hiệu khả biến cao trong môi trường thiết bị cầm tay. ü Cơ sở hạ tầng tối thiểu khi triển khai các dịch vụ truyền hình cho di động. DVB-H có thể sử dụng cùng cơ sở hạ tầng với DVB-T. Một dịch vụ DVB-H có thể cung cấp 20-40 kênh hoặc hơn tuỳ thuộc vào tốc độ bít hay lên tới 11Mb/s trong một kênh ghép DVB-H, nó có thể tiếp cận tới hàng nghìn người xem ở chế độ quảng bá. Dưới đây là các lựa chọn để cấu hình một hệ thống DVB-H: ü Các mode băng thông 5, 6, 7 và 8MHz ü Các chế độ sóng mang COFDM 2K, 4K, 8K ü Các định dạng điều chế gồm có 4QAM, 16QAM, và 64QAM DVB-H được tiều chuẩn hoá bởi DVB và ETSI dưới mã EN 302 304 vào tháng 11 năm 2004. Lý do cải tiến một cách tự nhiên của công nghệ, có nhiều phiêu bản mới với các đặc điểm kỹ thuật cơ bản mang tới cho tài khoản phát triển mới nhất. Công nghệ được phê chuẩn cho phép thử nghiệm ở một số nơi bao gồm Helsinki, Pittsburgh, Oxford, Barcelona, và Berlin. DVB-H cơ sở trên tiêu chuẩn mở và tương thích với DVB-T. Nó hướng theo các chế độ IP datacast và trên toàn bộ mạng đầu cuối tới đầu cuối IP. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 30 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3:Dịch vụ truyền hình di động DVB-H 3.2. Tại sao chọn DVB-H? Phát quảng bá video số sử dụng truyền dẫn mặt đất được sử dụng một công nghệ rộng rãi với hơn 50 nước đã có truyền dẫn mặt đất trong chế độ số. Thậm chí ở những nước truyền dẫn truyền hình tương tự là quy tắc tiêu chuẩn, truyền dẫn mặt đất số nhanh chóng được giới thiệu và thay thế dẫn truyền dẫn mặt đất tương tự. Trong quá trình, phổ tần đang được trả lại tự do, với một tín hiệu ghép kênh DVB-T đơn có thể mang tới 6 tới 8 kênh, nó dễ dàng chiếm khe tần số. Một thành phần mở rộng của các dịch vụ này tới các thiết bị di động bởi vậy cần cân nhắc tới các lựa chọn để phù hợp với sự thay đổi đối với các khuyến nghị của DVB-T, nó dẫn tới các khuyến nghị của DVB-Handheld. Các dịch vụ DVB-T không phù hợp ngay với các thiết bị di động. Vì các tiêu chuẩn cho DVB-T được làm cơ sở cho máy thu số cố định với ăng ten trên mái tương đối lớn và không giới hạn năng lượng pin trong quá trình thu. Các yếu tố này thực hiện làm cho việc thu thẳng DVB-T không phù hợp trong môi trường di động, do đặc trưng của môi trường di động là cường độ tín hiệu nhỏ hơn nhiều, sự di động, và fading. Tiêu chuẩn DVB-H, xác định các yếu tố này thông qua mở rộng hợp lý các chỉ tiêu kỹ thuật, trở thành môi trường lý tưởng cho việc cung cấp TV di động. Các yếu tố khác làm giảm tiến tới DVB-H là các dịch vụ TV di động dựa trên 3G hoặc UMTS, các dịch vụ này với bản chất phát unicast không có khả năng mở rộng trong môi trường rộng lớn. Chúng bị giới hạn trong việc sử dụng phổ tần tần số và tài nguyên mạng tới cung cấp truyền hình quảng bá đa kênh cho một số lượng lớn người dùng đồng thời. Để mở rộng, các dịch vụ multicast đang được xác định như MBMS. Tuy nhiên sự độc lập của truyền hình quảng bá thuần tuý với tần số mạng di động tế bào có những ưu điểm rất quan trọng. Công nghệ phát âm thanh số (DAB) đang có cũng không lý tưởng, DAB sử hữu băng tần truyền dẫn trật hẹp và cần phổ tần, giao thức cho cung cấp đa phương tiện tin cậy. Hệ thống DMB là một phần mở rộng của các tiêu chuẩn DAB nghĩa là cung cấp thêm các thuộc tính cho đa phương tiện di động. DVB-H dựa trên lớp IP và phát các gói dữ liệu IP, đó là công nghệ mà có ưu điểm hơn DMB ở điểm này. 3.3. DVB-H hoạt động thế nào? DVB-H dựa trên cơ sở truyền tải cơ sở IP. Video được truyền tải sử dụng tín hiệu mã hoá video MPEG-4/AVC (H.264), nó có thể cung cấp tín hiệu mã hoá QCIF ở 384kb/s hoặc ít hơn. Có nhiều bộ giải mã có thể hoạt động trên tín hiệu truyền hình thời gian thực và cung cấp tín hiệu mã hoá MPEG-4/AVC ở đầu ra dưới định dạng IP. Vì dựa trên truyền tải IP, DVB-H có thể hỗ trợ mã hoá âm thanh và hình ảnh khác ngoài MPEG-4/AVC. Về cơ bản là một truyền tải IP, nó có thể hỗ trợ mọi loại luồng Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 31 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3:Dịch vụ truyền hình di động DVB-H AV. Ngoài MPEG-4, định dạng mã hoá Microsoft VC-1 là được sắp đặt trong tiêu chuẩn DVB-H. Độ phân giải và kích cỡ khung có thể được lựa chọn bởi nhà cung cấp dịch vụ để thoả mãn các mục tiêu tốc độ bit. Dữ liệu sau đó được phát đi bằng một IP datacast (Hình 3-1). Hình 3-1: Một hệ thống truyền dẫn truyền hình di động DVB-H Trong môi trường DVB-H điển hình một số lượng các dịch vụ âm thanh và truyền hình có thể được mã hoá bởi một dãy các bộ mã hoá. Tất cả các bộ mã hoá được kết nối bởi bộ chuyển mạch tới bộ đóng gói IP(IP encapsulator), sau đó được kết hợp tất cả các dịch vụ âm thanh và video cũng như tín hiệu PSI và SI và dữ liệu EPG thành các khung IP. Bộ đóng gói IP cũng cung cấp dữ liệu kênh để được sắp xếp vào các khe thời gian sao cho máy thu có thể vẫn tích cực trong suốt thời gian để dữ liệu lựa chọn kênh tích cực truyền vào không gian (Hình 3-2). Hình 3-2: DVB-H IP Datacasting Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 32 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3:Dịch vụ truyền hình di động DVB-H Bộ đóng gói IP cũng cung cấp nhiều mã sửa lỗi, các mã này có thể cung cấp các tín hiệu đáng tin cậy trong môi trường di động tiêu chuẩn. Tốc độ dữ liệu tại đầu ra của của một bộ đóng gói IP trong DVB-H nói chung phụ thuộc vào kiểu điều chế cũng như sự sẵn sàng băng thông. Thông thường thì một kênh ghép DVB-H sẽ có thể có tốc độ dữ liệu là 11Mb/s, khi được điều chế sẽ tạo thành một dải sóng mang rộng 7-8MHz. So sánh với một kênh ghép 21Mb/s cho dịch vụ DVB-T trong băng VHF. Tốc độ truyền dẫn cuar DVB-H có hiệu suất thấp hơn vì lý do chấp nhận sửa lỗi ở mức cao để truyền dẫn mạnh hơn trong môi trường các thiết bị cầm tay. Đầu ra của bộ đóng gói IP ở định dạng ASI, sau đó được điều chế bởi bộ điều chế COFDM với 4K (hoặc 8K) sóng mang. Bộ điều chế COFDM cung cấp sự đàn hồi cần thiết để chống lại fading chọn lọc (selective), và các điều kiện lan truyền khác. Tiêu chuẩn DVB-T cung cấp cho sóng mang 2K đến 8K trong điều chế COFDM. Chế độ 4K được dự định dùng cho DVB-H vì 2K sóng mang không đưa ra chế độ bảo vệ thoả đáng chống lại fading chọn lọc tần số và nó cũng cung cấp kích thước ô nhỏ hơn bởi vì yêu cầu khoảng trống bảo vệ trong mạng đơn tần (SFN). Đồng thời chế độ 8K sóng mang có số lượng sóng mang dày đặc và các tần số quá gần đối với dịch Doppler, chúng rất quan trọng đối với các máy thu dịch chuyển. Do đó, chế độ mới 4K sóng mang kết hợp chặt chẽ như là phần thiết yếu trong tiêu chuẩn DVB-H. Chế độ 4K đã dung hoà tốt hơn giữa các kích thức ô và hiệu ứng Doppler do di chuyển. Một bộ chèn ký hiệu 4 K cũng được sử dụng trong quá trình điều chế. Tuy nhiên, cần nhận biết rằng chế độ sóng mang thực tế được phụ thuộc vào băng tần triển khai, ví dụ băng UHF hoặc băng L. Điều chế cho mỗi sóng mang trong tập hợp các sóng mang có thể với điều chế QPSK, 16QAM, hoặc 64QAM. Tiêu chuẩn DVB-H khuyến nghị cho điều chế COFDM, nó phù hợp cho các SFN. Hệ thống sử dụng các đồng hồ thời gian dựa trên GPS và nhãn thời gian để đảm bảo rằng tất cả các máy phát trong một vùng có thể vận hành duy trì cơ chế đồng bộ thời gian, nó rất cần cho SFN. Điều đó cũng bao hàm ý nghĩa là các bộ lặp có thể được sử dụng trong vùng phủ tại cùng tần số và các bộ lặp đó cung cấp thêm cường độ tín hiệu tới các máy thu tại máy di động. 3.4. Công nghệ của DVB-H 3.4.1. Nguyên tắc cơ bản của hệ thống DVB-H Xây dựng dựa trên các nguyên lý của tiêu chuẩn DVB-T và các tiêu chuẩn phát thanh số, tiêu chuẩn DVB-H bổ sung thêm các thành phần chức năng cần thiết cho các yêu cầu của môi trường thiết bị di động cầm tay. Cả DVB-T và DVB-H đều dùng chung lớp vật lý và DVB-H có thể tương thích ngược với DVB-T. Như DVB-T, DVB- Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 33 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3:Dịch vụ truyền hình di động DVB-H H có thể vận chuyển luồng truyền tải MPEG-2 tương tự và dùng chung máy phát và các bộ điều chế OFDM cho tín hiệu của nó. Mục tiêu từ 20 tới 40 chương trình phát thanh và truyền trình cho các thiết bị cầm tay có thể phát bằng 1 bộ ghép duy nhất hoặc dung lượng một bộ ghép có thể dùng chung cho DVB-T và DVB-H. Trong thực tế tốc độ bit cho một bộ ghép DVB-H có thể đạt được từ 5 tới 21Mb/s. DVB-H hỗ trợ bổ sung cho thiết bị di động cầm tay. Bao gồm việc tiết kiệm pin qua chu trình cắt lát thời gian, sự vững chắc ngày càng được tăng cường và cải thiện khả năng khôi phục lỗi so với DVB-T sử dụng sửa lỗi (MFC-FEC) đóng gói đa giao thức. Ngoài ra DVB-H phát quảng bá âm thanh, hình ảnh và các dữ liệu khác bằng IPv6. DVB-H cũng có thể được cho các tần số không quảng bá. Tiếp theo là các thuộc tính cơ bản của một hệ thống DVB-H: ü Mã hoá âm thanh, video, dữ liệu hoặc các file; ü Dùng IP datacasting để cung dữ liệu tới đa máy thu; ü Tổ chức dữ liệu vào một nhóm của các gói cho mỗi kênh (time slicing); ü Thêm dữ liệu tín hiệu thích hợp cho tải thông tin luồng DVB-H; ü Ứng dụng sửa lỗi chuyển tiếp và đóng gói đa giao thức; ü Dùng thời gian lấy mẫu của hệ thống GPS cho các mạng đơn tần số; ü Điều chế sử dụng QPSK, 16QAM hoặc 64QAM sóng mang 4K COFDM với việc đan xen tần số. 3.4.2. Thành phần chức năng của mô hình phát dữ liệu DVB-IP DVB-H dùng phát dữ liệu IP (tham chiếu tới IPDC). Quá trình bao hàm đóng gói nội dung số vào các gói IP và sau đó chuyển các gói này trong một bộ thủ tục đáng tin cậy. Nền tảng IP không hạn chế các kiểu nội dung do đó nó có thể tải và vì vậy IPDC phù hợp cho video trực tiếp, tải video xuống (qua truyền file), các file nhạc, luồng âm thanh và video (theo định dạng luồng), trang Web, trò chơi hay nhiều loại nội dung khác. So với các mạng unicast IP thì IPDC cung cấp các ưu điểm nổi bật vì các mạng quảng bá có thể vươn tới hàng nghìn đầu cuối (không hạn chế số người dùng) và tốc độ được nâng cao, nó luôn sắn sàng cho tất cả người dùng. Dùng IP như công nghệ cơ sở có ưu điểm là dữ liệu trong đó nội dung có thể được giám sát cùng chung các giao thức phổ biến trên Internet, các thiết bị không đắt và các kỹ thuật quản lý đã sẵn sàng. Môi trường truyền dẫn cũng độc lập với kiểu nội dung đang được vận chuyển. Các kiểu nội dung có thể là truyền hình trực tiếp, các file âm thanh và video hoặc các trang Web HTML/XML. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 34 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3:Dịch vụ truyền hình di động DVB-H Dữ liệu để được phát quảng bá bao gồm hai loại–nội dung quảng bá và mô tả dịch vụ, như dữ liệu PSI/SI và hướng dẫn dịch vụ điện tử. Ngoài ra dữ liệu cũng bao gồm thông tin quản lý bản quyền để truy cập và thuê bao nội dung. Lớp IP cung cấp các socket mà qua đó thông tin của mỗi loại được phát đi. 3.4.3. Cắt lát thời gian (Time Slicing) Một trong những đặc điểm để phân biệt DVB-H với DVB-T đó là đặc điểm cắt lát thời gian của các dữ liệu kênh trên đoạn ghép cuối cùng. Trong trường hợp DVB-T, nhiều kênh sẽ được ghép với nhau (ví dụ 6 hoặc 8 dịch vụ trong một kênh ghép 8MHz). Tuy nhiên ở mức ghép kênh, các gói cho các kênh khác nhau liên tiếp nhau. Vì kết quả của tốc bộ bít rất cao, máy thu cho mỗi kênh cần hoạt động trong toàn bộ thời gian vì các gói sẽ tới liên tục. Trong trường hợp DVB-H, bộ đóng gói IP đưa ra khả năng đầy đủ của việc ghép kênh trong một thời gian giới hạn cho một kênh duy nhất. Do đó các gói cho kênh này cụ thể tới theo từng chùm, chùm này sau chùm kia, trong suốt thời gian này. Trong khi khe này được cấp phát cho kênh này thì không có gói từ các kênh khác. Điều này cho phép máy thu, nếu nó chỉ cần một kênh, hoạt động trong suốt thời gian các gói cho kênh này được nhóm lại với nhau (ví dụ trong suốt khe thời gian được chỉ định cho một kênh riêng cụ thể). Vào những thời điểm khác, máy thu (tuner) có thể được tắt để duy trì nguồn. Nó phải được bật nguồn trở lại trước khi khe được chỉ định tới theo kế hoạch (trong thực tế cần 200ms cho đồng bộ). Cho phép máy thu di động ở trong chế độ tiết kiệm năng lượng để thời gian thu tín hiệu lên tới 95% phụ thuộc số lượng dịch vụ được ghép. Trong hạng mục thời gian, dữ liệu có khoảng thời gian từ 1- 5s được vận chuyển bằng một chùm duy nhất. Nếu tốc độ kênh dữ liệu là 1Mb/s (lấy làm ví dụ) máy thu sẽ phải cần 5Mbit bộ nhớ đệm cho thời gian 5s không hoạt động. Như một sự lựa chọn, cho một dịch vụ TV chạy ở 25 khung hình/s , máy thu cần bộ nhớ đệm 125 khung dữ liệu. Các khung được lưu trong bộ nhớ đệm này được hiển thị bình thường và người dùng không nhận biết được máy thu đang không hoạt động (Hình 3-3). Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 35 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3:Dịch vụ truyền hình di động DVB-H Hình 3-3:Cắt lát thời gian trong DVB-H Tổng số dữ liệu được truyền trong một chùm bằng một khung FEC. Nó có thể từ 1-5 Mbit. Khi máy thu không thu các chùm mong muốn của dữ liệu, thiết bị điểu hưởng nằm trong máy cầm tay sẽ không hoạt động và vì thế sử dụng ít năng lượng hơn. Tuy nhiên có nhiều sự lựa chọn dùng các khoảng thời gian không hoạt động. Ví dụ máy thu có thể đo độ lớn tín hiệu từ các bộ lặp ở gần tới các bộ lặp không phục vụ để chuyển giao tới các máy phát hoặc bộ lặp thích hợp hơn. Nó có thể xếp các dịch vụ có cắt lát thời gian (ví dụ: DVB-H) và không có cắt lát thời gian (ví dụ: DVB-T) trong cùng một bộ ghép kênh. 3.4.4.Thời gian chuyển giữa các kênh và các bit báo hiệu tham số máy phát (TPS) Một trong những vấn đề nảy sinh do máy thu đang ở chế độ tiết kiệm năng lượng đó là thời gian cần để chuyển kênh truyền hình trên máy di động. Để giảm thời gian tìm kiếm và cho phép "phát hiện dịch vụ nhanh", các bit báo hiệu của luồng DVB-T cũng mang thông tin về luồng DVB-H. Khung báo hiệu DVB-T bao gồm 68 bit TPS trong đó chỉ có 23 bit dùng cho các tham số DVB-T. Khi DVB-H được tải trên cùng một kênh ghép, một số bit TPS không được sử dụng được dùng để mang thông tin về DVB-H. Các dạng thông tin sau đây được các bít TPS mang: ü Có DVB-H hiện diện trong kênh ghép DVB hay không, ü Chế độ 4K hoặc 8K, ü Sử dụng cắt lát thời gian, ü Sử dụng sửa lỗi chuyển tiếp. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 36 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3:Dịch vụ truyền hình di động DVB-H Các bit TPS thêm vào trong luồng báo hiệu giúp trả lại kênh mới được chọn nhanh hơn cũng như chuyển giao trong trong môi trường di động, máy thu DVB-H hiểu được trạng thái của toàn bộ luồng phát. 3.4.5. MPE-FEC Quá trình thu ở các thiết bị cầm tay rất khác với quá trình này ở các ăng ten thu sóng mặt đất cố định: ü Thứ nhất, tự bản thân ăng ten rất nhỏ và có hệ số tăng ít thấp. ü Thứ hai, thiết bị cầm tay ở trong môi trường di động, tín hiệu thu được có thể trải qua sự dao động mạnh về công suất thu. Mặc dù lớp vật lý mạnh sử dụng truyền dẫn OFDM đã làm giảm fading chọn lọc được giảm bớt ảnh hưởng, và dù sử dụng các mạng đơn tần và các tín hiệu thu được tăng cường từ tất cả các nguồn phản xạ và trực tiếp thì vẫn cần tới một quá trình bảo vệ bổ sung dưới dạng chuẩn hoá lỗi chuyển tiếp. Dữ liệu âm thanh và hình ảnh trong một môi trường DVB-H được phát đi bằng IP datacasting. Có nghĩa rằng dữ liệu được đóng gói với các tiêu đề IP và được phát giống như nó được truyền qua qua Internet. Tuy vậy, môi trường vô tuyến không thân thiện như Internet và phải chịu một tỷ lệ lỗi cao do sự thay đổi các mức tín hiệu, nhiễu và các hiệu ứng truyền dẫn khác. Do đó dữ liệu cần được bảo vệ tốt. Bảo vệ dữ liệu được thực hiện tr...25fps, 340-500kb/s; ü Hai kênh, 720 x 480, 30fps, 2Mb/s; ü Một kênh, 1280 x 720 HDTV, 20fps, 2Mb/s. 3.14.2. Đóng gói IP Đóng gói IP là giai đoạn tiếp theo trong quá trình chuẩn bị tín hiệu DVB-H để phát đi. Bộ đóng gói IP thực hiện đa chức năng, bao gồm kết hợp của các dịch vụ khác nhau, tích hợp các luồng dữ liệu PSI/SI, cung cấp điều khiển cắt lát thời gian và đóng gói MPE. Một ví dụ điển hình của bộ đóng gói IP từ Unique Broadband Systems là bộ đóng gói IP DVE 6000 với các đặc điểm được liệt kê bên dưới: 4. Mã hoá Reed Solomon theo yêu cầu người dùng cho từng dịch vụ; 5. Lập lịch chùm động để cực đại băng thông; 6. Các tốc độ bit điều chỉnh thích ứng đầu ra ASI; 7. Điều khiển cắt lát thời gian chính xác; 8. Tích hợp không gián đoạn thành SFN; 9. Hỗ trợ nguồn IP tốc bít thay đổi và cố định; 10. Điều khiển SNMP và Web; 11. Giao diện GUI quản lý mạng; 12. Giao diện người dùng trực giác; 13. Hỗ trợ các luồng đầu vào IPv4 IPv6; 14. Tạo bảng NIT, INT, PAT, PMT; 15. Lập lịch bảng SI/PSI và xử lý tuỳ theo yêu cầu thời gian giữa các phần và chèn vào luồng truyền tải.; 16. 23-128 dịch vụ (phụ thuộc vào cấu hình phần cứng); 17. Lên tới 8Mb/s thông lượng; 18. Tuân theo các chuẩn: - ETSI EN 301 192, - ETSI EN 300 468, - ETSI EN 300 744, - ETSI TS 101 191, Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 50 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3:Dịch vụ truyền hình di động DVB-H - ISO/IEC 13818-1, - ISO/IEC 13818-6. Bộ đóng gói IP cung cấp một đầu ra ASI cho bộ điều chế. 3.14.3. Điều chế Tín hiệu vô tuyến cao tần được điều chế thành COFDM bởi bộ điều chế. Bộ điều chế trong trường hợp DVB-H có thêm các chức năng để thực hiện hơn các chức năng cơ bản, ví dụ điều chế luồng ASI thành COFDM. Đầu tiên là điều chế phân cấp DVB-H, trong đó có 2 sóng mang MPEG-2 có thể được tạo thành (cho DVB-H và DVB-T). Điều chế phân cấp có thể giúp phát cùng kênh cho các máy cầm tay di động cùng các ăng ten cố định trên nóc nhà. Bộ điều chế có thể thiết lập băng thông đầu ra 5, 6, 7 hay 8MHz, đưa ra sự mềm dẻo trong quy hoạch truyền dẫn hoặc triển khai ở một nước cụ thể. Hình 3- 12: Một ví dụ triển khai hệ thống truyền dẫn truyền hình di động DVB - H Một ví dụ là thiết bị điều chế DVB-H DVM-5000 từ Unique Broadband với các đặc điểm kỹ thuật đi theo: ü Đầu ra tần số vô tuyến từ 30MHz tới 1GHz, ü Hỗ trợ chế độ phân cấp đầy đủ, ü Hỗ trợ SFN và MFN, ü Chuyển mạch không gián đoạn giữa các đầu vào, ü Hiệu suất MER cao, ü Tiền sửa lỗi kỹ thuật số tuyến tính và phi tuyến, ü Điều khiển từ xa trình duyệt Web, ü Điều khiển từ xa SNMP và Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 51 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 3:Dịch vụ truyền hình di động DVB-H ü Hỗ trợ DVB-H đầy đủ. 3.14.4. Máy phát DVB-H và các thành phần khác Một hệ thống các máy phát DVB-H với công suất tới 200W là DVB-H- TX50/100/200 từ Unique Broadband Systems. Nó cũng có các bộ thích ứng SFN (ví dụ bộ thích ứng DVB-T/DVB-H DVS 4010 SFN), các bộ điều chế DVB-T/DVB-H (DVM5600) và một hệ thống thu GPS (Hình 3-12). Các máy phát DVB-H và các bộ lặp DVB-H luồn sẵn sàng từ một số các nhà cung cấp thiết bị. Ví dụ máy phát trạng thái thống nhất DVB-H Atlas từ Harris với hiệu năng công suất 9kW và bộ lặp DVB-H Atom với công suất từ 5 đến 400 watt. 3.15. Kết luận chương III Trong chương này đã đề cập đầy đủ và tổng quan nhất về công nghệ DVB-H. Bao gồm cách thức hoạt động, các thành phần cầu thành nên một hệ thống truyền hình kỹ thuật số cho thiết bị cầm tay di động: Các bộ mã hóa MPEG-4/H.264, bộ đóng gói IP thực hiện IP datacasting, các điều chế COFDM ghép theo bậc và đồng bộ. Qua những phần trình bày và phân tích trên ta có thể đưa ra một số đánh giá về các ưu điểm của hệ thống truyền hình di động mặt đất DVB-H: ü Là một tiêu chuẩn mở với những hỗ trợ và giải pháp từ hơn 60 hãng sản xuất thiết bị ü Là một tiêu chuẩn hoàn thiện với nhiều nhà phát triển thử nghiệm và thương mại hóa ü Một tiêu chuẩn linh hoạt với một khoảng rộng cho thiết kế mạng ü Lượng tiêu thụ năng lượng thấp với thông lượng dữ liệu cao, cho phép hơn 30 dịch vụ trong một kênh ghép ü Được xác định dùng trong liên kết với các đặc trưng của hệ thống DVB-IPDC ü Có khả năng chia sẻ phổ tần và sự đầu tư với các mạng DVB-T sẵn có. Chương IV đề tài sẽ đi sâu vào một phần của hệ thống truyền hình di động DVB-H, đó là Mô hình ghép kênh thực hiện ghép các kênh nội dung để điều chế cho đầu ra của máy phát bằng kĩ thuật điều chế OFDM. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 52 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG GHÉP KÊNH OFDM TRONG CUNG CẤP DỊCH VỤ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DVB-H 4.1. Phổ tần và băng thông dành cho DVB-H DVB-H sử dụng phổ tần ü UHF (470MHz - 862MHz) với băng thông 8MHz ü VHF (Băng III - 200MHz) với băng thông 7MHz ü L-Band (1452MHz - 1477MHz) với băng thông 6MHz Hình 4-1: Phổ tần UHF sử dụng cho DVB-T và DVB-H Thông thường trong các hệ thống DVB-H thường dùng phổ tần UHF vì có một số ưu điểm như sau: ü Băng UHF đủ cao để không bị ảnh hưởng bới nhiễu nhiệt của con người. Điều này khá quan trọng khi các thiết bị đầu cuối là các thiết bị câm tay nhỏ và người sử dụng hay mang theo bên mình. ü Băng UHF cũng đủ thấp để máy có thể phát được đi xa không giống như các ô trong thông tin di động thường rất nhỏ. Phù hợp với những nhà khai thác dịch vụ truyền hình di động trên quy mô lớn, vùng phủ rộng sẽ yêu cầu công suất máy phát lớn. ü Trong dải tần UHF cũng không bị can nhiễu bởi các hệ thống truyền hình mắt đất khác nhất và mạng thông tin di động GSM ü Dải UHF ở nhiều nước còn chưa bị chiếm dụng nhiều cũng là lợi thế cho triển khai DVB-H. ü Độ lợi về antena cũng lớn hơn khi dùng ở dải VHF. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 53 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H ü Mặt khác chi phí triển khai DVB-H UHF 600 cũng thấp hơn khi triển khai T-DMB VHF 200. DVB-H sử dụng băng thông đúng bằng băng thông cho truyền hình tương tự do vậy sẽ phù hợp cho các quốc gia còn dư tần số cho truyền hình và phù hợp với những nhà khai thác dịch vụ truyền hình di động trên quy mô lớn, vùng phủ rộng sẽ yêu cầu công suất máy phát lớn. Hơn nữa khả năng truyền tải sẽ cao vào khoảng 5Mb/s tùy theo phương thức điều chế. 4.2. Điều chế OFDM trong DVB-H DVB-H sử dụng phương thức điều chế COFDM ghép kênh và truyền tải nội dung để phát tới các đầu cuối. Kỹ thuật điều chế COFDM là ghép kênh phân chia theo tần số trực giao có mã sửa sai. Trong DVB-H sử dụng 3 chế độ 2K, 4K, 8K trong điều chế OFDM. Bảng 4-1 mô tả các thống số của các chế độ được sử dụng trong điều chế OFDM DVB-H. Bảng 4-1: Các thông số trong miền tần số của kênh tín hiệu OFDM DVB-H 8MHz Chế độ 2K 4K 8K Số sóng mang con 1705 3409 6817 Số kênh con được điều chế 1512 3024 6048 Chu kì cơ bản T 7/64µs 7/64µs 7/64µs Phần kí hiệu hữu dụng 224µs 448µs 896µs Khoảng cách sóng mang 4464Hz 2232Hz 1116Hz Các sóng mang giữa các bước 7,61MHz 7,61MHz 7,61MHz Kmin tới Kmax=(K-1)/Tu DVB-H điều chế sóng mang con theo 3 phương pháp QPSK, 16-QAM, 64-QAM. DVB-H điều chế sóng mang con cùng với số lượng bit trên một kí hiệu được trình bày trong bảng dưới đây: Bảng 4-2: Các phương pháp điều chế cơ sở và khoảng bảo vệ tương ứng Khoảng bảo vệ Chùm sao Tỉ lệ mã Số bit/kí hiệu 1/4 1/8 1/16 1/32 1/2 3,74 4,15 4,39 4,52 2/3 4,98 5,53 5,86 6,03 QPSK 3/4 5,6 6,22 6,59 6,79 2 5/6 6,22 6,92 7,32 7,54 7/8 6,53 7,26 7,69 7,92 16-QAM 1/2 7,46 8,3 8,78 9,05 4 2/3 9,95 11,06 11,71 12,07 Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 54 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H 3/4 11,2 12,44 13,17 13,58 5/6 12,44 13,82 14,64 15,08 7/8 13,07 14,51 15,37 15,83 1/2 11,2 12,44 13,17 13,58 2/3 14,93 16,59 17,57 18,1 64-QAM 3/4 16,79 18,66 19,76 20,36 6 5/6 18,66 20,74 21,95 22,62 7/8 19,6 21,77 23,06 23,75 Sử dụng các chùm sao tín hiệu bậc càng cao thì tốc độ dữ liệu ghép càng cao. Ví dụ, đối với một tốc độ mã sửa sai đã định cùng với số lượng sóng mang con, nếu DVB-H thay đổi sử dụng từ QPSK sang 16-QAM thì tốc độ dữ liệu ghép sẽ tăng gấp đôi. Tuy nhiên để sử dụng các chùm sao tín hiệu bậc cao, công suất máy phát cần được tăng lên vì các điểm tín hiệu gần nhau hơn các chùm sao tín hiệu bậc thấp. Giải pháp thông minh của DVB-H để tăng các công suất máy phát cần thiết là bổ sung MPE- FEC. Đó là một lớp ở bên ngoài mã hoá FEC và MPE-FEC cho phép DVB-H sử dụng 16-QAM ở các mức công suất tượng tự như QPSK mà không có MPE-FEC. Với mô hình điều chế chung luồng số liệu đầu vào được tách thành các nhóm có số bít phụ thuộc vào kiểu điều chế cơ sở (hay kiểu điều chế kênh con). Mỗi bit này mang thông tin về pha và biên độ của sóng mang và tương ứng với một điểm trên sơ đồ chùm sao. Trong mô hình điều chế phân cấp, hai luồng số liệu độc lập sẽ được truyền trong cùng một thời điểm. Luồng dữ liệu có mức ưu tiên cao (High Priority) được điều chế QPSK và luồng dữ liệu có mức ưu tiên thấp (Low Priority) được điều chế 16-QAM hoặc 64QAM. DVB-H dùng điều chế kết hợp tức là các bit dữ liệu được ánh xạ lên các điểm sao nhất định, chẳng hạn như điều chế QPSK bít dữ liệu 0o luôn luôn được ánh xạ vào một góc pha 45o, bít dữ liệu 01 được ánh xạ vào góc pha 135o Khoảng thời gian bảo vệ trong điều chế OFDM của DVB-H. Khoảng thời gian bảo vệ (cũng được hiểu như tiếp đầu của chu kỳ) xác định khoảng cách lớn nhất giữa các máy phát trong mạng đơn tần-SFN và kích cỡ khả thi của các SFN. Khoảng thời gian bảo vệ (GI) được bổ sung giữa phần có ích của các ký hiệu OFDM để nắm bắt được đa đường dẫn bị trễ từ các ký hiệu OFDM phía trước. GI để tránh nhiễu giữa các ký hiệu (ISI) bởi vì ISI phá huỷ tính trực giao giữa các sóng mang con và các mức ISI cao sẽ gây ra không thu được. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 55 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H Bảng 4-3: Khoảng bảo vệ của chế độ 8K cho từng băng thông Khoảng Băng thông thời gian Chế độ [MHz] bảo vệ [µs] 8K, GI = 1/4 8 224 8K, GI = 1/4 7 256 8K, GI = 1/4 6 299 8K, GI = 1/4 5 358 4.3. Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang Tín hiệu truyền đi được tổ chức thành các khung (Frame). Cứ 4 khung liên tiếp tạo thành một siêu khung. Lý do việc tạo ra các khung là để phục vụ tổ chức mang thông tin tham số bên phát (bằng các sóng mang báo hiệu tham số bên phát - Transmission Parameter Signalling - TPS carriers). Lý do của việc hình thành các siêu khung là để chèn vừa đủ một số nguyên lần gói mã sửa sai RS(Reed-Solomon) trong dòng truyền tải cho dù ta chọn bất kỳ cấu hình tham số phát, điều này tránh việc phải chèn thêm các gói đệm không cần thiết. Như đã nói ở phần trên DVB-H sử dụng kỹ thuật điều chế COFDM (OFDM có sửa lỗi), trong DVB-H sử dụng mã sửa lỗi RS Mỗi khung chứa 68 kí hiệu OFDM trong miền thời gian (được đánh dấu từ 0 đến 67). Mỗi kí hiệu này chứa hàng ngàn sóng mang (6817 sóng mang với chế độ 8K, 3409 sóng mang với chế độ 4K và 1705 sóng mang với chế độ 2K) dày đặc trong dải thông 8 MHz (Việt Nam chọn dải thông 8MHz, có nước chọn 7MHz). Như vậy mỗi kí hiệu COFDM chứa: ü Các sóng mang dữ liệu (video, audio, ...) được điều chế M-QAM. Số lượng các sóng mang dữ liệu này chỉ có 6048 với 8K, 3024 với 4K và 1512 với 2K. ü Các pilot (sóng mang) liên tục: bao gồm 177 pilot với 8K, 89 pilot với 4K và 45 pilot với 2K. Các pilot này có vị trí cố định trong dải tần 8MHz và cố định trong biểu đồ chòm sao để đầu thu sửa lỗi tần số, tự động điều chỉnh tần số (AFC) sửa lỗi pha. ü Các pilot (sóng mang) rời rạc (phân tán): bao gồm 524 pilot với 8K, 262 pilot với 4K và 131 pilot với 2K có vị trí cố định trong biểu đồ chòm sao. Chúng không có vị trí cố định trong miền tần số, nhưng được trải đều trong dải thông 8MHz. Bên máy thu khi nhận được các thông tin từ các Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 56 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H pilot này sẽ tự động điều chỉnh để đạt được "đáp ứng kênh" tốt nhất và thực hiện việc hiệu chỉnh (nếu cần). ü Khác với sóng mang các chương trình, các pilot không điều chế QAM, mà chỉ điều chế BPSK với mức công suất lớn hơn 2,5 dB so với các sóng mang khác ü Các sóng mang thông số phát TPS (Transmission Parameter Signalling) chứa nhóm thông số phát được điều chế BPSK vì thế trên biểu đồ chòm sao, chúng nằm trên trục thực. Sóng mang TPS bao gồm 68 sóng mang trong chế độ 8K 34 sóng mang trong chế độ 4K và 17 sóng mang trong chế độ 2K. Các sóng mang TPS này không những có vị trí cố định trên biểu đồ chùm sao, mà còn hoàn toàn cố định ở các vị trí xác định trong dải tần 8MHz. 4.4. Dung lương ghép DVB-H và C/N yêu cầu DVB-H chủ yếu được thiết kế để cho phép nhận các truyền dẫn Mobile TV và nhận tất cả các dòng video ở mức C/N chấp nhận được. Các dòng video yêu cầu BER thấp hơn rất nhiều so với âm thanh (ví dụ bộ codec âm thanh lớp 2 MPEG-2 yêu cầu BER bằng 2x10-4 thì bộ codec video MPEG-2 yêu cầu BER bằng 10-11. Tất cả các con số đã định ra cho DVB-H được đánh giá cao hơn rất nhiều so với nhận dòng âm thanh, vì vậy cần thiết phải ước lượng được C/N từ các số liệu đã có. Bảng sau chứa các con số C/N cần thiết đã định cho nhận dòng video (tỷ lệ mã MPE-FEC là 0,75 trong mọi trường hợp): Bảng 4-4: Tỉ số C/N cho chế độ 8K nhận Video C/N cần Số lượng Chùm sao Tỷ lệ mã thiết để các sóng tín hiệu xoắn nhận Video mang con (dB) 8K QPSK 1/2 9.6 8K QPSK 2/3 12.6 8K 16-QAM 1/2 15.1 8K 16-QAM 2/3 18.1 Để ước tính C/N cần thiết để nhận âm thanh sau khi các giả thuyết sau đây đã được đưa ra và sau đó các đường cong đã được ngoại suy từ dữ liệu đã biết: - BER cần thiết cho nhận dòng video trên máy điện thoại di động là 10-9 lớn hơn 10-11. 10-9 là một con số đã định cho truyền hình di động. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 57 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H - Các giá trị C/N đúng cho các chế độ trong bảng trên đã được sử dụng làm các điểm cuối cho mỗi đường cong - Điểm bắt đầu của mỗi đường cong là điểm BER = 0,5 và C/N = 0dB. BER=0,5 là giá trị BER tồi nhất có thể. Mỗi đường cong có hình “thác nước” và đơn điệu, chúng luôn luôn giảm và BER nghịch đảo với C/N, bắt đầu đường cong giảm chậm và trở nên dốc đứng khi giá trị C/N lớn hơn. Hình 4-2: Các đường cong ngoại suy Các giá trị C/N đã ước lượng từ đồ thị trên cho DVB-H để nhận âm thanh ở BER=10-6 được đưa ra trong Bảng 4-5. Cùng với các dung lượng ghép cho các kênh 7 hoặc 8 MHz. Bảng 4-5: Tỉ số C/N cho chế độ 8K nhận âm thanh Số C/N cần thiết Dung lượng Dung lượng lượng Chùm Tốc Khoảng ước lượng cho ghép cho ghép cho sóng sao tín độ mã bảo vệ nhận âm thanh kênh 7MHz kênh 8MHz mang hiệu xoắn (dB) (Mbps) (Mbps) con 8K ¼ QPSK 1/2 8,0 3,266 3,735 8K ¼ QPSK 2/3 10,4 4,355 4,980 8K ¼ 16-QAM 1/2 12,5 6,532 7,463 8K ¼ 16-QAM 2/3 15,1 8,709 9,953 Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 58 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H 4.5. Mô hình ghép kênh DVB-H với hệ thống DVB-T Trong hệ thống DVB-H, người ta đưa 3 mô hình ghép cho việc triển khai hệ thống DVB-H cùng với hệ thống truyền hình kĩ thuật số mặt đất DVB-T đó là: ghép kênh chung , ghép kênh phân cấp và hệ thống DVB-H dùng riêng. ü Mô hình ghép kênh dùng chung: Luồng tín hiệu MPEG-2 của truyền hình tiêu chuẩn cho phát DVB-T được ghép chung với luồng MPEG-4/AVC IPE đầu ra đưa tới bộ điều chế và máy phát DVB-T. Đây là hệ thống phục vụ đồng thời thiết đầu cuối DVB-T và DVB-H, nó phù hợp cho các doanh nghiệp mới bắt đầu triển khai thêm dịch vụ DVB-H trên nền vật lý DVB- T sẵn có của mình. Chỉ cần thay đổi trong máy phát bằng việc nâng cấp cho các bit tín hiệu DVB-H và các bít nhận dạng ô phát DVB-H cùng với thông tin TPS cho máy phát. Việc chia sẻ thức tế được hoàn thành ở mức ghép kênh. DVB-H đưa ra đầy đủ tính linh hoạt cho việc chọn lựa một đoạn trong kênh ghép cho các dịch DVB-H. Thành cấu thành DVB-H chủ chốt trong mạng đó là bộ đóng gói IP. Nơi mà MPE của dữ liệu IP, cắt lát thời gian và MPE-FEC được thực hiện. Hình 4-3 mô tả hệ thống DVB-H chia sẻ dùng chung bộ ghép kênh với lớp vật lý của hệ thống DVB-T. Hình 4-3: Hệ thống ghép kênh chung với DVB-T ü Mô hình ghép kênh phân cấp: Một dạng khác của hệ thống DVB-H chia sẻ lớp vật lý với hệ thống DVB-T sẵn có. Đó là sừ dụng điều chế phân cấp DVB-T, trong cấu hình này dịch vụ truyền hình dạng MPEG-2 của DVB-T và các dịch vụ DVB-H IP sẽ được đưa vào đầu vào máy phát độc lập nhau. Các dịch vụ DVB-H sẽ được gán quyền ưu tiên cao, do đó nó tăng được độ chịu đựng, nâng cao chất lượng hơn đầu vào có quyền ưu Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 59 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H tiên thấp là dịch vụ DVB-T. Việc phân cấp trong quá trình điều chế này giúp quản lý tốt hơn các dịch vụ triển khai nâng cao chất lượng cho việc thu tín hiệu DVB-H trong môi trường di động. Hình 4-4: Hệ thống ghép kênh phân cấp ü Mô hình ghép kênh dùng riêng: Khi đầy một kênh ghép có thể được thu cho DVB-H, thì sự tự do trong quy hoạch được tăng lên. Nếu thật sự cần thiết, có thể chọn chế độ truyền dẫn mới 4K hay kiều đan xen sâu được giới thiệu ở trong tiêu chuẩn mới nhất của DVB-T cho DVB-H. Đây là mô hình phù hợp cho các doanh nghiệp triển khai dịch vụ truyền hình di động mới hoàn toàn. Một mạng tiêu chuẩn được thiết kế cho một vài vùng SFN, mối vùng sử dùng tần số chi ô của chúng kích cớ lớn nhất của một vùng SFN phụ thuộc vào kích cỡ FFT, khoảng bảo vệ đặc tính địa lý trong mạng nhưng thường thì nằm trong khoảng 10km. Mỗi vùng SFN có lẽ một vài máy phát đồng bộ GPS hỗ trợ bởi một số bộ lặp trên kênh để phủ một vài ô nhỏ. Độ lớn vùng yêu cầu trong một mạng DVB-H được làm phẳng cao và cho phép tất cả công suất giao thoa từ một phân ô bị giới hạn bởi kế hoạch sắp xếp ô phát từ máy phát chính được đồng bộ nên cao hơn và công suất máy phát và chiều cao anten thấp hơn mạng DVB-T truyền thống. Mạng đó được gọi SFN kín. Tất nhiên chi phí cho mạng sẽ cao hơn mạng DVB-T thông thường, nhưng số lượng dịch vụ trong một kênh ghép được tăng lên 10 lần. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 60 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H Hình 4-5: Mô hình mạng cung cấp DVB-H riêng biệt 4.6. Một số máy phát và thiết bị đầu cuối DVB-H 4.6.1. Một số máy phát DVB-H a) Máy phát DVB-T/H Channelot 100 Hình 4-6: Máy phát Channelot 100 Channelot có trụ sở tại Tel Aviv, Isarel, hãng cung cấp các máy phát truyền hình số DVB-T/H và các bộ lặp. Máy phát Channelot 100 do hãng cung cấp tích hợp tất cả các chức năng cần thiết cho một trạm truyền dẫn công suất thấp DVB- T/H ü Giao diện viễn thông dây và vệ tinh cho đầu cuối mạng phân phối nội dung * Đầu thu vệ tinh - Tần số trung tần: 950 - 2150MHz - Định dạng tín hiệu DVB-S Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 61 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H - Điều chế và mã hóa: tất cả tùy chọn của QPSK và 8-PSK - Tốc bit: 4 – 90Mb/s * Giao diện viễn thông - Giao thức: MPEG over UDP hoặc RTP - 100/1000 Ethernet cáp UTP, cáp quang, SDH qua cầu chuyển Ethernet qua giao diện E3/T3 ü Tích hợp đầu thu GPS cho đồng bộ mạng SFN * Đầu thu: 12 kênh * Công suất ăng ten: 5V, 30mA DC ü Bộ nhúng iSplicer đầu cuối quản lý nội dung tại chỗ ü Bộ điều chế DVB-T/H * Định dạng: DVB-T, DVB-H * Cỡ FFT (chế độ điều chế OFDM): 2K, 4K, 8K * Khoảng bảo vệ: 1/32, 1/16, 1/8, 1/4 * Điều chế: QPSK, 16QAM, 64QAM * Tỉ lệ mã chập: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 * Điều chế phân cấp: α = 1, 2, 4 * Đan xen bên trong: riêng hoặc In-depth * Tín hiệu TPS: DVB-T hoặc DVB-H * Quản lý MFN: thích ứng tốc độ và tái lấy mẫu PCR * Quản lý SFN: quá trình MIP và đồng bộ GPS ü Đầu ra vô tuyến * Băng tần hoạt động: 470 – 862MHz (UHF) * Độ rộng băng thông: 5, 6, 7, 8MHz * Công suất đầu ra 50W, 100W và 200W với thành phần thêm HPA ü Đầu vào ASI: gồm 2 giao diện đầu vào ASI ü Quản lý * Cổng kết nối: 100 Base-T Ethernet hoặc WAN * Giao thức: Web(HTTP) và SNMP * Cung cấp khả năng quản lý từ xa hoặc tại chỗ, thêm tính năng backup và copy cấu hình. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 62 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H b) Máy phát DVB-T/H MTD4000 series Hình 4-7: Máy phát MTD4000 series Máy phát DVB-T/H MTD4000 được cung cấp bởi EGATEL, Tây Ban Nha. Nó được chia thành 2 phần: phần điều chế số và phần máy phát. ü Điều chế số * Đầu vào ASI - Kích thước gói: 188/204 byte - Tốc độ bit: 5 - 31.67Mb/s * Điều chế - Kích cỡ FFT (chế độ điều chế OFDM): 2K, 8K - Tỉ lệ mã hóa: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 - Khoảng bảo vệ: 1/32, 1/16, 1/8, 1/4 - Điều chế sóng mang con: QPSK, 16QAM, 64QAM - Băng thông kênh: 6,7,8 MHz - Tín hiệu TPS: DVB-T * IF: 0 - 50MHz. (1Hz một bước) * Đồng hồ và đồng bộ - Đồng hồ nội :10Hz ± 1ppm - Tham chiếu ngoài: 10Hz (BNC(f)) ü Máy phát Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 63 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H * Bộ xử lý tín hiệu trung tần - Tần số trung tâm: 36.15MHz - Băng thông: 8MHz (tùy chọn) * Đầu ra sóng vô tuyến - Loại tín hiệu: Kênh DVB-T - Dải tần : 470 - 862 MHz (UHF) - Công suất đầu ra cho mối kênh: 31W (đối với MTD4010) và 53W (đối với MTD4050) 4.6.2. Thiết bị đầu cuối DVB-H Như đã nói ở chương III máy đầu cuối DVB-H cần một số yêu cầu đặc thù vì vậy hiện tại có khá ít nhà cung cấp sản xuất thiết bị đầu cuối cho phù hợp với công nghệ DVB-H. Nokia là một trong nhà sản xuất điện thoại di động lớn trên thế giới, họ cũng là nhà sản xuất dẫn đầu trong việc áp dụng các tiêu chuẩn DVB-H vào thiết bị di động của mình. Dưới đây là một số đầu cuối di động của Nokia hỗ trợ truyền hình di động DVB-H: ü Nokia N92 Hình 4-8: Điện thoại hỗ trợ truyền hình DVB-H Nokia N92 N92 là điện thoại đầu tiên tích hợp DVB-H trong dòng N của Nokia cho phép xem chương trình TV. Người sử dụng có thể truy cập dễ dàng đến các kênh truyền hình mà không phải ngồi trước TV, đặt thông báo khi có chương trình yêu thích, lập danh sách và đăng ký thuê bao các gói kênh. Khả năng hoạt động của sản phẩm được nâng cao đáng kể nhờ màn hình chống lóa QVGA 2,8 inch, 320 x 240, 16 triệu màu và một màn hình phụ 128 x 36, 65.536 màu. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 64 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H ü Nokia N77 Hình 4-9: Điện thoại di động Nokia N77 Sau thành công bước đầu của N92, một “kỉ nguyên” Mobile TV được mở ra, đem lại một phương thức giải trí mới mẻ và tối ưu. Sự xuất hiện của Nokia N77 như một bằng chứng cho việc Nokia đang muốn chiếm lĩnh thị trường giải trí đa phương tiện đầy tiềm năng này. Phần mềm MobileTV cài đặt sẵn trong máy và thử nghiệm thực tế trên hạ tầng mạng O2 tại Anh cho thấy, khả năng streaming các kênh TV rất tốt, độ quét dải tần từ 470-750 MHz, rộng hơn so với N92 và hiển thị sắc nét trên màn hình 16 triệu màu, độ phân giải 240 x 320 pixels. Các hỗ trợ về thông tin kênh, lịch chiếu được hiển thị đầy đủ, chi tiết và người sử dụng có thể chọn lựa chuyên mục mình yêu thích, nắm bắt được thời gian theo dõi dễ dàng. ü Nokia N96 Hình 4-10: Điện thoại di động hỗ trợ DVB-H Nokia N96 Nokia N96 được giới thiệu với những đặc điểm chính nổi bật và lợi thế của chiếc điện thoại tính năng xem truyền hình theo công nghệ DVB-H, video và camera tốt hơn hẳn so với các dòng điện thoại đời trước. Cùng với đó là tính năng nghe nhạc, kết nối internet, chơi game, GPS và thân thiện với người dùng. Khả năng hoạt động của sản phẩm được nâng cao đáng kể nhờ màn hình chống lóa QVGA 2,8 inch, 320 x 240, 16 triệu màu cùng với việc hỗ trợ định dạng nén H263/SP, H264/AVC, WMV9, hay như tính năng TV-out. Sự kết hợp giữa TV truyền thống với Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 65 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H điện thoại đa chức năng của dòng Nseries đã tạo ra một thiết bị N92. Thì nay N96 là một bước phát triển mới kế tiếp sau sau hai dòng điện thoại đa phương tiện N77 và N92 trước đó, đã sửa chữa một số khuyết điểm của các dòng máy đời trước để tạo cho người dùng những tính năng ưu việt, chất lượng tuyệt hảo, hình ảnh sắc nét âm thanh trung thực như camera 5 Mps, màn hình cảm ứng... Đặc biệt điện thoại còn có tính năng TV-out nên người dùng có thể kết nối N96 với các thiết bị hiển thị khác (như màn hình LCD trên ô tô, màn hình TV,...) để có thể xem những chương trình TV trên những màn hình này với chất lượng hình ảnh khá sắc nét. Mới đây hai đối thủ kình địch trên thị trường điện thoại di động toàn cầu Samsung và Nokia công bố kế hoạch hợp tác với nhau để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ truyền hình di động DVB-H. Nokia và Samsung cam kết cũng nhau thúc đẩy sự phát triển và ứng dụng công nghệ OMA Broadcast Enabler (OMA BCAST) - công nghệ hỗ trợ và bảo mật nội dung số đồng nhất thông qua các lớp truyền tải số khác nhau. Lớp công nghệ này bao gồm trong nó cả công nghệ DVB-H, 3GPP hay 3GPP2 Và sản phẩm đầu tiên mà Samsung giới thiệu với người tiêu dùng của thì phần truyền hình di động DVB-H đó là Samsung SGH-P900. Hình 4-11: Điện thoại di động hỗ trợ DVB-H Samsung SGH-P900 SGH-P960 cho phép người dùng có thể xem những chương trình TV với màn hình DNIe 2,6”, 262 nghìn màu hiển thị. Giống như các điện thoại của Nokia, chiếc điện thoại này cũng có tính năng tạm dừng xem TV khi có điện thoại tới hay đặt lịch ghi lại chương trình mà mình yêu thích khi có sự cho phép của nhà cung cấp dịch vụ. Với kích thước màn hình 240x320 pixel, cùng với pin 1200 mAh hỗ trợ thời gian xem truyền hình liên tục trong 5 giờ. Ngoài ra với đặc điểm TV-out nên người dùng có thể kết nối P960 với các thiết bị hiển thị khác (như màn hình LCD trên ô tô, màn hình TV,...) để có thể xem những chương trình TV trên những màn hình này. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 66 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 4:Ứng dụng OFDM trong DVB-H 4.7. Kết luận chương IV Chương IV này đã xem xét được phần phổ tần hoạt động của công nghệ DVB-H và cách thức cụ thể trong điều chế nội dung DVB-H. Đó là kí thuật điều chế COFDM. Phân tích các chế độ điều chế OFDM trong DVB-H, các chế độ điều chế này phù hợp với từng dạng triển khai hệ thống máy phát của hệ thống DVB-H. Các hệ thống DVB- H được triển khai theo 3 mô hình ghép kênh, các mô hình này có nhưng đặc điểm riêng, nó phù hợp với từng yêu cầu cụ thể của từng nhà cung cấp dịch vụ. Qua chương này em xin giới thiệu một số máy phát và thiết bị đầu cuối DVB-H phổ biến của Nokia và Samsung. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 67 Đồ án tốt nghiệp đại học Kết luận KẾT LUẬN Đề tài đã xem xét về các công nghệ truyền hình số di động mặt đất phổ biến trên thế giới hiện nay, đó là T-DMB, Media FLO, 3G, DVB-H. Trong đó công nghệ DVB- H có những ưu điểm nổi trội của nó đã và đang được đưa vào sử dụng rộng ra ở nhiều vùng trên thế giới như châu Âu, Bắc Mỹ. Và ở Việt Nam cũng đã ứng dụng công nghệ này cho dịch vụ truyền hình di động của VTC, tuy nhiên số lượng người dùng còn hạn chế do giá cước còn cao và khả năng hỗ trợ đa chủng loại thiết bị đầu cuối. Ngoài ra đề tài cũng xem xét tới kí thuật điều chế OFDM, một kĩ thuật có nhiều ưu điểm và được ứng dụng khá nhiều trong các hệ thống truyền thông vô tuyến băng rộng hiện nay. Các công nghệ truyền hình di động về bản chất đều là các hệ thống vô tuyến băng rộng, việc được áp dụng kĩ thuật điều chế OFDM mang lại nhiều ưu điểm như tiết kiệm băng tần, nâng cao khả năng và chất lượng kênh. Hệ thống truyền hình di động mặt đất DVB-H áp dụng OFDM trong điều chế. Khả năng ứng dụng cũng như tính thực tiễn của đề tài ở Việt Nam là khá cao. DVB-H thực hiện điều chế theo kĩ thuật COFDM, nó có thêm các bộ mã hóa và sửa lỗi cho nội dung. Và ở Việt Nam hiện nay hệ thống truyền hình số di động mặt đất DVB-H của VTC đang triển khai phát chung tín hiệu với hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T trên cùng lớp vật lý. Hướng phát triển tiếp theo của đề tài đó là nghiên cứu sâu hơn về phần mã hóa trong điều chế và cách thức phát chung với hệ thống DVB-T sẵn có. Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 68 Đồ án tốt nghiệp đại học Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Amitabh Kumar, “Mobile TV: DVB-H, DMB, 3G Systems and Rich Media Applications”, Focal Press, Elsevier - 2007 [2] Gerard Faria, Jukka A.Henriksson, Erik Stare, Pekka Talmola “DVB-H: Digital Broadcast Services to Handheld Devices”, IEEE, 2006 [3] ETSI EN 302 304 V1.1.1, “Digital Video Broadcasting (DVB); Transmission System for Handheld Terminals (DVB-H)”, 11/2004 [4] DVB Technical Module, System comparison T-DMB vs DVB-H, 2006 [5] “DMB Digital Multimedia Broadcasting”, SAMSUNG [6] DVB Fact Sheet, Broadcasting to Handhelds - The Global Technology Standard for Mobile Television, 08/2008 [7] Phạm Quốc Hùng Luận văn tốt nghiệp-Đề tài: “Công nghệ OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất”, Trương đại học Kĩ thuật công nghệ thành phố Hồ Chính Minh , 08/2003 [8] Nguyễn Văn Đức, “Bộ sách Kĩ thuật thông tin số Tập 2 Lý thuyết và các ứng dụng của Kĩ thuật OFDM”, Khóa Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2006 [9] TS. Phạm Đắc Bi, KS. Lê Trọng Bằng, KS. Đỗ Anh Tú, “Các đặc điểm cơ bản máy phát DVB-T” [10] TS. Nguyễn Quý Sỹ, “Công nghệ truyền hình di động nào cho nhà khai thác truyền hình quảng bá”, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, 2008 [11] Tài liệu trên internet * www.channelot.com; * www.egatel.es; * www.mobiletv.nokia.com; * mobiletv.vtc.vn * www.dvb-h.org Nguyễn Danh Quang, HCD06VT1 69