BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------VÕ ĐỨC LONG

Võ Đức Long

KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP QUY HOẠCH MẠNG
ĐƠN TẦN (SFN) CHO TRUYỀN HÌNH SỐ TẠI
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật truyền thơng

KHỐ 2012B

Hà Nội – Năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

Võ Đức Long

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP QUY HOẠCH MẠNG ĐƠN
TẦN (SFN) CHO TRUYỀN HÌNH SỐ TẠI THÀNH PHỐ
HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật truyền thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS.TS. Đào Ngọc Chiến

Hà Nội – Năm 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Võ Đức Long, số hiệu học viên: CB121172, học viên cao học lớp
12BKTTT-THII khóa 2012B. Người hướng dẫn là PGS.TS. Đào Ngọc Chiến.
Tôi xin cam đoan luận văn là cơng trình nghiên cứu của chính tơi, khơng có sự
sao chép hay vay mượn dưới bất kỳ hình thức nào để hồn thành bản luận văn tốt
nghiệp cao học chuyên ngành Kỹ thuật Truyền thông.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung của luận văn này trước Viện
đào tạo sau đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

Học viên

Võ Đức Long

2


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... 2
CÁC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN ................................................. 6
CÁC BẢNG SỐ LIỆU .............................................................................................. 9

CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................... 10
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 12
CHƯƠNG 1 . TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT .................................................... 13
1.1 Khái niệm cơ bản về truyền hình tương tự và truyền hình số .............................13
1.1.1 Truyền hình tương tự.................................................................................13
1.1.2 Truyền hình số ...........................................................................................14
1.2 Ưu nhược điểm của truyền hình số so với truyền hình tương tự ........................14
1.3 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất ................................................................15
1.3.1 Chuẩn ATSC (Advanced Television System Committee) ........................15
1.3.2 Chuẩn DVB-T (Digital Video Broadcast- Terrestrial)..............................16
1.3.3 Chuẩn ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting- Terrestrial) ...17
1.4 Cơng nghệ truyền hình kỹ thuật số mặt đất DVB-T2 .........................................18
1.4.2 DVB-T2 .....................................................................................................18
1.4.3 So sánh DVB-T và DVB-T2 .....................................................................18
1.5 Tình hình triển khai truyền hình số mặt đất trên thế giới ...................................19
CHƯƠNG 2 MẠNG ĐƠN TẦN ............................................................................ 20
2.1. Mạng đơn tần và mạng đa tần ............................................................................20
2.1.1 Khái niệm ..................................................................................................20
2.1.2 Ưu nhược điểm mạng đơn tần ...................................................................20
2.2 Mạng đơn tần và cấu hình ...................................................................................21
2.2.1 Mạng đơn tần trong truyền hình kỹ thuật số .............................................21
3


2.2.2 OFDM trong mạng đơn tần .......................................................................22
2.2.3 Cấu hình mạng đơn tần .............................................................................34
2.3 Vấn đề đồng bộ các máy phát thuộc mạng đơn tần ............................................36
2.3.1 Bù thời gian trễ tĩnh để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần. ...........38
2.3.2 Bù thời gian trễ động để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần. .........39
CHƯƠNG 3 QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU MẠNG ĐƠN TẦN ............................ 43

3.1 Quy hoạch mạng đơn tần ....................................................................................43
3.1.1 Trình tự quy hoạch cho một mạng đơn tần ...............................................44
3.1.2 Các thông số ảnh hưởng đến việc quy hoạch mạng đơn tần: ....................45
3.2 Một số mô hình quy hoạch lý thuyết...................................................................56
3.2.1 Mơ hình mạng phân bố đều: ......................................................................56
3.2.2 Mơ hình mạng phân bố khơng đều ............................................................64
3.3 Tối ưu mạng đơn tần ...........................................................................................65
3.3.1 Vấn đề xây dựng thuật toán .......................................................................66
3.3.2 Thuật toán ..................................................................................................67
CHƯƠNG 4 QUY HOẠCH CỤ THỂ CHO KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH........................................................................................................................ 70
4.1 Yêu cầu................................................................................................................70
4.2 Đặc điểm khu vực ...............................................................................................70
4.2.1 Dân số ........................................................................................................70
4.2.2 Địa hình .....................................................................................................71
4.3 Dự đốn mơ hình mạng .......................................................................................73
4.3.1 Sử dụng mơ hình mạng phân bố đều .........................................................73
4.3.2 Sử dụng mơ hình mạng phân bố khơng đều ..............................................73
4.4 Mơ phỏng vùng phủ và can nhiễu, kết quả .........................................................74
4


4.4.1 Mô phỏng mạng đơn tần công nghệ DVB-T.............................................74
CHƯƠNG 5 MẠNG ĐƠN TẦN Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ............ 81
5.1 Mạng đơn tần tại Việt Nam .................................................................................81
5.1.1 Các nhà cung cấp dịch vụ ..........................................................................81
5.1.2 Lộ trình số hóa truyền hình số mặt đất ......................................................82
5.2 Mạng đơn tần các nước trên thế giới...................................................................84
5.2.1 Mạng đơn tần tại Singapore ......................................................................84
5.2.2 Mạng đơn tần Miền nam nước Đức (Baden-Wuerttemberg and Bavaria) 85

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .............................................. 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 88
PHỤ LỤC A: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM RADIO MOBILE ............................ 89
PHỤ LỤC B: CÁC BƯỚC TÍNH TỐN MƠ PHỎNG MẠNG ĐƠN TẦN
KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ....................................................... 92

5


CÁC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN
Hình 1-1 Bản đồ phân bố các cơng nghệ truyền hình số mặt đất trên thế giới .........19
Hình 2-1 Mơ hình mạng đa tần và đơn tần ...............................................................20
Hình 2-2 Phổ của một sóng mang OFDM con và của tín hiệu OFDM ....................23
Hình 2-3 Bộ điều chế OFDM ....................................................................................24
Hình 2-4 Khối biến đổi serial to parallel rồi điều chế...............................................25
Hình 2-5 Dịng bit mà đã được điều biến sử dụng 4 sóng mang ..............................25
Hình 2-6 Sóng mang 1 và những bít đã được điều biến ...........................................26
Hình 2-7 Sóng mang 2 và những bit đã được điều chế ............................................27
Hình 2-8 Sóng mang 3 và 4 và những bit đã được điều chế .....................................27
Hình 2-9 Các sóng mang được điều chế ...................................................................27
Hình 2-10 Khối điều chế tín hiệu OFDM .................................................................28
Hình 2-12 Nhiễu ISI ..................................................................................................30
Hình 2-11 Khối bảo vệ ..............................................................................................30
Hình 2-13 Dời ký tự phía sau một khoảng lớn hơn trễ đường truyền. Sẽ khơng có
nhiễu ISI ....................................................................................................................30
Hình 2-14 Sơ đồ chuỗi bảo vệ...................................................................................31
Hình 2-15 Khi chưa có chuỗi bảo vệ ........................................................................32
Hình 2-16 Khi chuỗi bảo vệ để trống ........................................................................32
Hình 2-17 Khi chuỗi bảo vệ là ký tự (cyclic prefix) ...............................................33
Hình 2-18 Sơ đồ khối giải điều chế OFDM ..............................................................33

Hình 2-19 Sơ đồ khối mạng đơn tần .........................................................................34
Hình 2-20 Cấu hình thiết bị trong một mạng DVB-T sử dụng SFN.........................36
Hình 2-21 Truyền sóng trong mạng đơn tần .............................................................37
6


Hình 2-22 Sóng hai máy phát đến máy thu ...............................................................39
Hình 2-23 Cờ thời gian đồng bộ ...............................................................................41
Hình 2-24 Khung thời gian tín hiệu ..........................................................................41
Hình 2-25 Thời gian tín hiệu .....................................................................................42
Hình 3-1 Lưu đồ quy hoạch mạng ............................................................................44
Hình 3-2 Truyền sóng trong trường hợp coi mặt đất là bằng phẳng.........................49
Hình 3-3 Vật chắn trong tầm nhìn thẳng...................................................................50
Hình 3-4 Hàm mật độ xác suất phân bố Rayleigh ....................................................53
Hình 3-5 Hàm mật độ xác suất phân bố fading Ricean ............................................54
Hình 3-6 Mơ hình mạng kích thước lớn....................................................................56
Hình 3-7 Cơng suất phát ở Band IV/V......................................................................58
Hình 3-8 Vùng phủ của máy phát đối với thiết bị thu di động trong nhà, Band IV/V
...................................................................................................................................58
Hình 3-9 Can nhiễu tương ứng trong mạng ở Band IV/V ........................................59
Hình 3-10 Mơ hình biểu diễn khả năng can nhiễu ....................................................59
Hình 3-11 Mơ hình mạng mạng có kích thước nhỏ .................................................60
Hình 3-12 Mơ hình mạng nửa kín có kích thước nhỏ ...............................................63
Hình 4.1 Bản đồ khu vực TP Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận ...............................71
Hình 4.2 Bản đồ dữ liệu địa hình DTED khu vực Thành phố Hồ Chí Minh ............72
Hình 4.3 Mơ hình dự đốn kích thước lớn ................................................................73
Hình 4.4 Vùng phủ DVB-T với anten thu cao 5m ....................................................75
Hình 4.5 Vùng phủ DVB-T với anten thu cao 10m ..................................................76
Hình 4.6 Can nhiễu giữa các trạm phát .....................................................................76
Hình 4.7 Vùng phủ DVB-T2 với anten thu cao 5m ..................................................78

Hình 4.8 Vùng phủ DVB-T2 với anten thu cao 10m ................................................79
7


Hình 4.9 Can nhiễu giữa các trạm phát .....................................................................79
Hình 5.1 Vùng phủ sóng mạng đơn tần theo chuẩn DVB-T2 tại miền Bắc Việt Nam
với 4 trạm phát sóngVân Hồ , HTV-HN, Keangnam, Nam Định.............................82
Hình 5.2 Mạng đơn tần tại Singapore .......................................................................84
Hình 5.3 Bản đồ vùng phủ của DVB-T2 (diện tích 470 km x 360 km)....................85

8


CÁC BẢNG SỐ LIỆU
Bảng 1.1 So sánh thông số của DVB-T và DVB-T2 ................................................18
Bảng 2.1 Khoảng thời gian của một Mega-Frame ....................................................35
Bảng 2.2 Khoảng thời gian một Mega-Frame ..........................................................40
Bảng 3.1 Ví dụ về khoảng thời gian bảo vệ ở chế độ phát khác nhau (8k, 2k) ........46
Bảng 3.2 Tỷ số bảo vệ số sang số đồng kênh (mode 2k) ..........................................47
Bảng 3.3 Độ dẫn điện của bề mặt trái đất .................................................................51
Bảng 3.4 Các loại hình khí hậu .................................................................................52
Bảng 3.5 Thơng số cho mạng đơn tần kích thước lớn ..............................................57
Bảng 3.6 Thơng số cho mạng đơn tần kích thước lớn ..............................................61
Bảng 3.7 Thơng số cho mạng đơn tần kích thước lớn ..............................................62
Bảng 3.8 Thơng số cho mạng nửa kín có kích thước nhỏ.........................................64
Bảng 4.1 Dân số trung bình phân theo địa phương năm 2012 ( đơn vị nghìn người)
...................................................................................................................................70
Bảng 5.1 Bảng thơng số của hệ truyền hình mặt đất DVB-T VTC ..........................81
Bảng 5.2 Thơng số phát sóng ....................................................................................86


9


CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Thuật ngữ tiếng Anh

Thuật ngữ tiếng Việt

SFN

Single frequency network

Mạng đơn tần

MFN

Multi frequency network

Mạng đa tần

DTT

Digital Terrestrial Television

Truyền hình số mặt đất

DVB-T


ASTC

DiBEG

VSB

Digital Video BroadcastingTerrestrial
Advanced Television System
Committee
Digital Broadcasting Expert
Group

Tiêu chuẩn DVB-T

Tiêu chuẩn ASTC

Tiêu chuẩn DiBEG

Vestigial Sideband

Biên tần cụt

Orthogonal frequency-division

Ghép kênh phân chia theo tần

multiplexing

số trực giao


Coded Orthogonal Frequency

Ghép kênh phân chia theo tần

Division Multiplexing

số trực giao có mã

FEC

Forward error correction

Sửa lỗi trước

DFT

discrete Fourier transform

Biến đổi Fourier rời rạc

OFDM

COFDM

IDFT

Inverse discrete Fourier
transform
10


Biến đổi Fourier ngược


FFT

Fast Fourier Transform

Biến đổi Fourier nhanh

ISI

Intersymbol Interference

Nhiễu ký tự

ICI

inter-carrier interference

Nhiễu liên sóng mang

SISO

Single input single output

Một đầu vào một đầu ra

MISO


Multi input single output

Nhiều đầu vào một đầu ra

AWGN

Additive White Gaussian Noise

Nhiễu trắng

LR

Longley-Rice

BER

Bit Error Rate

Mơ hình truyền sóng
Longley-Rice
Tỷ lệ lỗi bit

11


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, kỹ thuật thông tin vơ tuyến đã có những bước tiến
triển vượt bậc. Sự phát triển nhanh chóng của phát thanh truyền hình, thơng tin dữ
liệu trên Internet, điện thoại di động có mặt ở khắp mọi nơi, cũng như nhu cầu về
truyền thông đa phương tiện chất lượng cao đang ngày một phát triển. Việc nghiên

cứu và phát triển đang diễn ra trên toàn thế giới để đưa ra thế hệ kế tiếp của các hệ
thống truyền thông đa phương tiện băng rộng khơng dây và tạo nên “làng thơng tin
tồn cầu”.
Cơng nghệ băng rộng phát triển đòi hỏi cần nhiều tần số trong khi nguồn tài
nguyên tần số là có hạn do vậy cần phải có giải pháp để tiết kiệm và sử dụng tần số
một cách hiệu quả. Mạng đơn tần ra đời là một giải pháp hoàn hảo trong hoàn cảnh
nguồn tài nguyên tần số đang cạn kiệt. Để nâng cao hiệu quả sử dụng cũng như chi
phí để phát triển mạng đơn tần cần phải có những tính tốn quy hoạch tối ưu cụ thể
trước khi đưa vào thực tế. Luận văn này sẽ tập trung đi vào việc quy hoạch mạng
đơn tần cho truyền hình kỹ thuật số mặt đất DVB-T.
Trong q trình làm đề tài, tơi đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn chế
nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Tơi rất mong nhận được sự thơng cảm,
phê bình, hướng dẫn và sự giúp đỡ tận tình của Thầy Cơ, bạn bè.
Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đào Ngọc Chiến ( Bộ Khoa Học
Cơng Nghệ) đã hướng dẫn tận tình chu đáo cho tơi để hồn thành nhiệm vụ, mục
tiêu Luận văn đề ra. Đồng thời tôi xin cảm ơn anh Hồng Thanh Tùng cơng tác tại
đài truyền hình An Viên và các thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã
tạo điều kiện cho tôi nghiên cứu, phát triển đề tài, cảm ơn gia đình và bạn bè đã
giúp đỡ, động viên tôi trong thời gian qua.
Tp HCM, ngày 22 tháng 02 năm 2014
Sinh Viên
Võ Đức Long

12


CHƯƠNG 1 . TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT
1.1 Khái niệm cơ bản về truyền hình tương tự và truyền hình số
1.1.1 Truyền hình tương tự
Là cơng nghệ truyền hình phổ biến nhất và hiện đang được sử dụng rộng rãi

trước đây. Gọi là truyền hình tương tự vì các trạm thu phát đều là thiết bị tương tự,
tín hiệu thu phát cũng là tín hiệu tương tự. Tín hiệu được truyền dẫn trong không
gian thông qua trạm anten phát, vệ tinh mặt đất hoặc phát lên vệ tinh địa tĩnh rồi
phát xuống trở lại. Thiết bị đầu cuối để thu được có thể là anten.
Truyền hình tương tự bao gồm:
Truyền hình đen trắng: Ra đời năm 1920 và được xem như hoàn tất vào năm
1945, với sự ra đời của ống vidicon, dựa trên đặc tính quang trở của chất bán dẫn.
Nó bao gồm 3 hệ là: FCC, OIRT, và CCIT.
Truyền hình màu: Ra đời khi truyền hình đen trắng đã hồn thiện và sự phát
triển của nó gắn liền với lí thuyết 3 màu. Bao gồm các hệ là:
- Hệ NTSC: Ra đời năm 1950, được hình thành tại Mĩ, có tính tương hợp đầu
tiên trên thế giới. Và đến năm 1954, hệ NTSC được phát trên kênh FCC, có độ rộng
dải tần tín hiệu chói là: 4,5Mhz (thực tế là 4,2Mhz).
- Hệ PAL: Ra đời năm 1966 ở Tây Đức, là hệ được coi như cải tiến từ hệ
NTSC và được phát triển trên kênh CCIT có độ rộng dải tần tín hiệu chói là 5,5Mhz
(thực tế là 5,2Mhz).
- Hệ SECAM: Ra đời năm 1965 ở Pháp, được phát triển trên kênh OIRT có
độ rộng dải tần tín hiệu chói là 6,5Mhz.
Dải tần của tín hiệu truyền hình gồm 2 band:
 VHF: 49.75 MHz ÷ 223,25 MHz
 UHF: 470 MHz ÷ 958 MHz

13


1.1.2 Truyền hình số
Truyền hình số là tên gọi một hệ thống truyền hình mà tất cả các thiết bị kỹ
thuật từ trường quay cho đến máy thu đều làm việc theo ngun 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. Sự chuyển đổi truyền hình
tương tự sang truyền hình số là một quá trình tất yếu cùng với sự tiến bộ của khoa
học kỹ thuật, đem lại những tiện ích nhiều hơn, trải nghiệm tốt hơn cho người dùng.
Truyền hình kỹ thuật số mặt đất (Tiếng Anh: Digital Terrestrial Television –
DTT) là công nghệ chuyển đổi từ Analog (tương tự) sang Digital (kỹ thuật số). Ưu
điểm của phương thức này là hình ảnh sắc nét, có chiều sâu, loại bỏ hồn tồn hiện
tượng nhiễu và bóng ma (ghost free) vốn là nhược điểm của truyền hình analog
thơng thường, loại bỏ tác hại của các tia sóng phản xạ, khơng bị ảnh hưởng nhiễu
phát ra do máy vi tính, mơ tơ điện, sấm sét… Truyền hình kỹ thuật số mặt đất có
khả năng thu cố định hoặc xách tay, thu di động trên các phương tiện giao thông
công cộng như ô tô, tàu hoả, máy bay. Để sử dụng công nghệ này, người dùng cần
có ăng ten thu sóng và đầu thu kỹ thuật số (Set-top-box) để giải mã, chuyển đổi tín
hiệu.
Hiện nay có 3 tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất phổ biến trên thế giới:
 ATSC: Advanced Television System Committee (Mỹ)
 DVB-T: Digital Video Broadcasting- Terrestrial (Châu Âu)
 DiBEG: Digital Broadcasting Expert Group (Nhật)

1.2 Ưu nhược điểm của truyền hình số so với truyền hình tương tự
Ưu điểm:
- Truyền hình kỹ thuật số có sử dụng các kỹ thuật mã hóa làm tối ưu hóa
dung lượng cần truyền nên máy phát số phát được vài chương trình số riêng biệt
trên cùng 1 kênh phát , giúp tiết kiệm chi phí đầu tư, vận hành.

14


- Công suất máy phát số không cần lớn như máy phát analog (nếu cùng 1
diện phủ sóng) vì mức cuờng độ trường cần ở điểm thu thấp hơn nhiều so với tương

tự.
- Tránh được hiện tượng sóng phản xạ từ nhiều hướng gây nên ảnh bóng của
TV mà hệ phát analog không loại trừ được. Đối với DVB và DiBEG thì có khả
năng thu di động tốt.
- Sử dụng mã hóa kênh truyền nên có khả năng chống nhiễu, có khả năng
phát hiện và sửa lỗi tốt hơn so với truyền hình tương tự.
- Chất lượng hình ảnh, tiếng nói thu được đẹp nét gần như ảnh, tiếng thực,
chất lượng âm thanh và hình ảnh khá cao.
- Dữ liệu số có khả năng lưu trữ, sửa, mã hóa và sử dụng nhiều lần mà không
thay đổi chất lượng.
Nhược điểm:
Truyền hình kỹ thuật số địi hỏi thiết bị phức tạp và giá thành cao hơn so với
truyền hình tương tự (chỉ cần anten và tivi), và muốn sử dụng truyền hình số thì
người dân phải bỏ chi phí sử dụng và phí thiết bị.

1.3 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất
1.3.1 Chuẩn ATSC (Advanced Television System Committee)
Năm 1996 FCC đã chấp nhận tiêu chuẩn truyền hình số của Mỹ dựa trên tiêu
chuẩn gói dữ liệu quốc tế 188 bytes Mpeg-2. Các chỉ tiêu kỹ thuật cụ thể được quy
định bởi ATSC. ATSC cho phép 36 chuẩn video gồm cả HDTV và SDTV với các
phương thức quét (xen kẽ, liên tục) và các tỷ lệ khn hình khác nhau (4:3, 16:9).
ATSC có cấu trúc dạng lớp, tương thích với mơ hình liên kết hệ thống mở OSI 7
lớp của các mạng dữ liệu. Mỗi lớp ATSC có thể tương thích với các ứng dụng khác
cùng lớp. ATSC sử dụng dạng thức gói MPEG-2 cho cả video, audio và dữ liệu
phụ. Các đơn vị dữ liệu có độ dài cố định phù hợp với sửa lỗi, ghép dịng chương
trình, chuyển mạch, đồng bộ, nâng cao tính linh hoạt và tương thích với các dạng
thức ATM.
15



Phương pháp điều chế 8-VSB:
 Điều chế 8-VSB (Vestigial Sideband):
o Dòng dữ liệu vào: MPEG-2 Tốc độ 19.39 Mb/s
o Mỗi gói có 188 BYTE dữ liệu + 20 BYTE RS.
o Dữ liệu được truyền theo từng khung (Data frame), gồm nhiều
đoạn (Data segment)
o Mỗi đoạn dữ liệu=Symbol Đồng bộ +Symbol dữ liệu
o Các Symbol được điều chế theo phương thức nén sóng mang
o Tín hiệu Q khơng mang thơng tin
o Thơng tin chứa trong thành phần I (-7 ÷ +7)
o Dung lượng bit: 19,39 Mbit/s.
o Trên một kênh 6 MHz có thể truyền: 1 chương trình HDTV hoặc 4
chương trình SDTV.
 Nước sử dụng: Mỹ, Canada, Hàn Quốc, Mexico.
 Ưu điểm của ATSC:
o Ngưỡng dưới cho phép của tỷ số S/N tốt hơn DVB-T, 4dB(công
suất nhỏ hơn khoảng 2.5 lần).
o Dung lượng bit/kênh 6MHz lớn (19,3 Mb/s).
o Khả năng chống nhiễu đột biến tốt hơn DVB-T.
1.3.2 Chuẩn DVB-T (Digital Video Broadcast- Terrestrial)
Năm 1995 các nước Châu Âu nghiên cứu và thử nghiệm DVB-T. Đến 2/1997
chính thức ban hành bởi ESTI.
DVB dùng điều chế ghép kênh phân chia tần số trực giao có mã (COFDM),
tốc độ bit tối đa 24 Mbps( dải thông 8Mhz). Điểm nổi trội nhất của COFDM là ở
chỗ dòng dữ liệu cần truyền tải dược phân phối cho nhiều sóng mang riêng biệt.
Mỗi sóng mang được xử lý tại một thời điểm thích hợp và được gọi là một
“COFDM Symbol”. Do số lượng sóng mang lớn, mỗi sóng mang lại chỉ truyền tải
một phần của dịng bít nên chu kỳ của một biểu trưng khá lớn so với chu kỳ của một
bít thơng tin. Các sóng mang riêng biệt được điều chế QPSK, 16QAM hoặc


16


64QAM. Tỷ lệ mã hố thích hợp của mã sửa sai cũng góp phần cải thiện chất lượng
hệ thống.
 Nước sử dụng: Châu Âu, Úc, Phi và một số nước Châu Á
 ƯU ĐIỂM CỦA DVB-T:
o Khả năng thu di động
o Khả năng chống lại phản xạ nhiều đường
o Mạng đơn tần và phủ sóng lõm ( SFN- Single Frequency Network)
o Nhiều khả năng lựa chọn thông số phù hợp cho các quốc gia, địa
hình…
1.3.3

Chuẩn

ISDB-T

(Integrated

Services

Digital

Broadcasting-

Terrestrial)
ISDB-T cịn gọi là tiêu chuẩn DiBEG của Nhật Bản ban hành năm 1997, sử
dụng kỹ thuật ghép kênh đoạn dải tần BTS (Band Segmened) – OFDM và cho phép
sử dụng các phương thức điều chế tín hiệu số khác nhau đối với từng đoạn dữ liệu

như QPSK, DQPSK, 16 QAM hoặc 64 QAM
ISDB-T sử dụng tiêu chuẩn mã hố MPEG-2 trong q trình nén và ghép
kênh. Hệ thống sử dụng phương pháp ghép đa tần trực giao OFDM cho phép truyền
đa chương trình phức tạp với các điều kiện thu khác nhau, truyền dẫn phân cấp, thu
di động v.v... có thể sử dụng cho các kênh truyền 6, 7 và 8MHz.
 Sử dụng kỹ thuật BST-OFDM (Band Segmented OFDM).
 Sử dụng phương pháp điều chế số: QPSK, 16 QAM, 64QAM.
o Tín hiệu truyền đi gồm 13 khối OFDM, mỗi khối có dải phổ: 432
KHz.
o Độ rộng kênh RF: 6 MHz (7 hoặc 8).
o Trên thực tế là một biến thể của DVB-T.
 Nước sử dụng: Nhật Bản
 Ưu điểm của DiBEG:
o Một số những điểm ưu việt của DVB-T.
17


o Tính mềm dẻo của hệ thống

1.4 Cơng nghệ truyền hình kỹ thuật số mặt đất DVB-T2
1.4.2 DVB-T2
Tương thích với chuẩn nén tín hiệu MPEG-2 và MPEG-4. Điều chế OFDM:
QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM; các mode 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k. Khoảng
thời gian bảo vệ là 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, và 1/4. (Đối với chế độ
32k, tối đa là 1/8). Để đáp ứng các dịch vụ chuyên dụng, ví dụ truyền tín hiệu từ
camera về một trường quay (Studio) lưu động, DVB-T2 còn bao gồm tuỳ chọn băng
tần 10Mhz. Các máy thu dân dụng không hỗ trợ băng tần này. DVB-T2 còn sử dụng
cả băng tần 1,712 Mhz cho các dịch vụ thu di động (trong băng III và băng L)
1.4.3 So sánh DVB-T và DVB-T2
Bảng 1.1 So sánh thơng số của DVB-T và DVB-T2

DVB-T

DVB-T2

Đầu vào

Đơn dịng tải

Đa dịng tải và đóng gói chung

Modes

Điều chế & mã hóa khơng đổi

Điều chế & mã hóa thay đổi

Hiệu chỉnh lỗi

Convolutional Coding + Reed

LDPC + BCH 1/2, 3/5, 2/3,

FEC

Solomon 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8

3/4, 4/5, 5/6

Phương thức
điều chế


QPSK, 16QAM, 64QAM

QPSK, 16QAM,
64QAM, 256QAM
1/4, 19/256, 1/8, 19/128, 1/16,

Khoảng bảo vệ

1/4, 1/8, 1/16, 1/32

DFT size

2k, 8k

1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k

Pilot phân tán

8%

1% 2% 4% 8%

Pilot liên tục

2.6%

0.35%

Sóng mang


Tiêu chuẩn

Mở rộng

1/32, 1/128

Với các thơng số trên, tiêu chuẩn DVB – T2 đã thể hiện nhiều ưu điểm nổi trội so
với DVB – T.
18


Các ưu điểm của DVB – T2:
-

Dung lượng cao

-

Khả năng chống nhiễu, pha đinh

-

Giảm thiểu tỷ số công suất đỉnh/công suất trung bình

-

Tăng hiệu quả sử dụng phổ tần

-


Đáp ứng được với các dịch vụ truyền hình chất lượng cao HDTV, 3DTV…

-

Khả năng triển khai mạng đơn tần diện rộng hiệu quả hơn.

1.5 Tình hình triển khai truyền hình số mặt đất trên thế giới

Hình 1-1 Bản đồ phân bố các cơng nghệ truyền hình số mặt đất trên thế giới
Do những ưu điểm của chuẩn DVB-T nên nó đã và đang được triển khai trên
rất nhiều quốc gia vùng lãnh thổ (83 quốc gia, vùng lãnh thổ) trong đó Châu Âu là
khu vực triển khai rộng nhất, Đông Nam Á cũng là khu vực sử dụng chuẩn DVB-T
trong đó có Việt Nam, tuy nhiên với sự ra đời của DVB-T2 thì DVB-T sẽ dần được
thay thế. Anh là quốc gia đầu tiên thực hiện phát HD qua DVB-T2 (12-2009), đến
nay đã có khoảng 20 quốc gia triển khai DVB-T2. Ở Việt Nam Audio Visual
Global JSC (AVG) là đơn vị đầu tiên thực hiện triển khai công nghệ này.
Cơ quan phát triển truyền thông của Singapore công bố rằng đến tháng 6 năm
2012 tồn bộ các kênh truyền hình của nước này đã hồn tồn số hóa và phát bằng
cơng nghệ DVB-T2.
Một số đài truyền hình Hoa Kỳ đang bắt đầu thử nghiệm DVB-T2 và khả
năng phát UltraHD.
19


CHƯƠNG 2 MẠNG ĐƠN TẦN
2.1. Mạng đơn tần và mạng đa tần
2.1.1 Khái niệm
Mạng đa tần số (Multi–Frequency Network : MFN),
cho phép các chương trình giống nhau hoặc khác nhau được

phát xạ bởi các máy phát đơn lẻ trên các tần số khác nhau.
Các máy phát này hoạt động độc lập, có vùng phủ sóng
riêng. Có thể dùng lại kênh tần số với điều kiện có sự thích
nghi thích hợp về địa lý. Mạng này giống với mạng truyền
hình tương tự.
Mạng đơn tần số (Single Frequency Network: SFN)
là mạng trong đó phát xạ phân bố được thực hiện ở nơi mà
vùng phủ sóng được đảm bảo bởi nhiều máy phát hoạt động
đồng bộ trên cùng một tần số và mang cùng một chương
trình. Các máy phát cung cấp vùng phủ sóng chung và

Hình 2-1 Mơ hình

khơng thể hoạt động độc lập. Khi thiết lập mạng đơn tần, tất mạng đa tần và đơn
cả các máy phát thuộc mạng đơn tần đó đều phát cùng kênh

tần

sóng, rất thuận lợi cho quy hoạch và tiết kiệm tài nguyên tần
số. Mạng đơn tần được áp dụng chủ yếu trong truyền hình truyền thanh số, các dịch
vụ sóng di động…
2.1.2 Ưu nhược điểm mạng đơn tần
Ưu điểm:
Truyền hình tương tự là ví dụ của mạng đa tần (MFN) đã phát triển và tồn tại
trong một thời gian dài nhưng trong xu thế phát triển của dịch vụ viễn thơng nó đã
chiếm một lượng lớn tài nguyên tần số. Mạng đơn tần (SFN) ra đời nhằm khắc phục
những nhược điểm của mạng đa tần như cung cấp dịch vụ truyền thông tốt hơn, sử
dụng băng tần hiệu quả, tiết kiệm năng lượng. Nhìn chung các tín hiệu từ anten phát
tới máy thu theo các đường khác nhau (trực tiếp và phản xạ) có thời gian trễ khác
nhau, dẫn đến ảnh hưởng can nhiễu giữa các symbol, làm suy giảm tín hiệu thu gây

20


hiện tượng bóng mờ (ghost) trong máy thu truyền hình tương tự, máy thu OFDM
(trong SFN) khắc phục được các điều kiện bất lợi này của kênh truyền dẫn quảng bá
nhờ đưa vào khoảng bảo vệ, kéo dài chu kỳ symbol của tín hiệu có ích, kết hợp
(combination) có tính cấu trúc (làm tăng cường) các tín hiệu này. Có độ lợi mạng
(Network Gain) do tính dung sai multipath nên trong các giới hạn khoảng bảo vệ
xảy ra việc cộng các cơng suất tín hiệu từ một số máy phát trong mạng đơn tần khi
chúng tới máy thu. Ảnh hưởng này được gọi là độ lợi mạng của SFN, ở vị trí thu
đang xem xét, và gồm có phần cộng (additive) và phần thống kê. Phần cộng đơn
giản là kết quả của thực tế là có nhiều hơn một tín hiệu có ích, do vậy cơng suất của
các tín hiệu có ích được cộng trong máy thu. Và đặc biệt không cần phải điều chỉnh
máy thu khi đi trong miền phủ sóng. Có thể phủ sóng những vùng lõm trong khi sử
dụng trạm phát công suất nhỏ.
Nhược điểm:
- Không thể cài chương trình địa phương vào kênh ghép.
- Tốc độ bit giảm do khoảng bảo vệ dài.
- Các máy phát chuyển tiếp (Relay transmitters) phức tạp hơn.
- Việc lập kế hoạch tần số phức tạp hơn.
-Tự can nhiễu (self – interference hay internal network interference).
2.2 Mạng đơn tần và cấu hình
2.2.1 Mạng đơn tần trong truyền hình kỹ thuật số
Hệ phát số DVB-T sử dụng ghép đa tần trực giao OFDM có nhiều ưu điểm.
Trong đó có một ưu điểm rất nổi trội và quan trọng (hơn hẳn hệ ATSC của Mỹ), đó
là cho khả năng thiết lập mạng đơn tần. Khi thiết lập mạng đơn tần, tất cả các máy
phát thuộc mạng đơn tần đó đều phát cùng kênh sóng, rất thuận lợi cho quy hoạch
và tiết kiệm tài nguyên tần số. Mạng đơn tần tuân thủ 3 điều kiện:
- Một là, các máy phát cùng một dòng truyền tải TS;
- Hai là, phát cùng tần số;

- Ba là, phát “cùng thời điểm”.
Điều kiện thứ nhất bắt buộc các máy phát thuộc mạng đơn tần chỉ phát đúng
một dòng truyền tải duy nhất (cả về nội dung, cả về thời gian). Về nội dung, có
21


nghĩa là tại bất kỳ máy phát nào cũng không được làm mất tính thống nhất của dịng
TS đó.
Đối với điều kiện thứ hai là các máy phát phải phát cùng tần số, như đã biết
ở các máy phát số DVB-T khơng có bộ dao động hình SIN tạo các sóng mang như
các hệ thống truyền hình tương tự. Hàng ngàn “sóng mang” trong bộ điều chế số
được tạo ra là do tín hiệu của dịng TS sau khi chia nhỏ ra được biến đổi Fourier
ngược tạo nên. Độ chính xác của tần số liên quan chặt chẽ tới độ chính xác của
dịng TS. Như vậy, việc đồng bộ các dòng TS cũng đồng nghĩa với việc thực hiện
đồng bộ tần số ở khâu điều chế của các máy phát.
Đối với điều kiện thứ ba là các máy phát phát “cùng thời điểm” (at the same
time) mục đích để nhấn mạnh tính khắt khe của đồng bộ: cùng thời điểm phát gói
“đầu tiên” của cùng một Mega-frame ra khơng trung ở tất cả các máy phát trong
một mạng đơn tần, khơng có sự nhanh chậm hơn nhau, nói cách khác sự chênh lệch
thời gian phát gói này tại tất cả các máy phát trong một mạng đơn tần phải bằng
không. Đây chính là vấn đề cốt lõi của q trình đồng bộ.
Vì vậy, để mạng đơn tần hoạt động hiệu quả cần thực hiện tốt việc thiết lập
và hiệu chỉnh đồng bộ giữa các máy phát:
o Đồng bộ giữa các bộ tạo dao động đổi tần( trung tần lên cao tần ) của
các trạm phát
o Đồng bộ giữa các bộ điều chế OFDM
o Thời điểm bắt đầu phát các dòng truyền tải tại các trạm phát là giống
nhau. Có thể thực hiện điều này bằng biện pháp bù trễ.
o Khoảng cách giữa các trạm phát được bố trí hợp lý để đảm bảo chất
lượng nhưng số lượng mạng tối thiểu.

2.2.2 OFDM trong mạng đơn tần
Phương pháp điều chế OFDM
a) Khái niệm về sự trực giao của 2 tín hiệu:
Về mặt tốn học xét tập hợp các tín hiệu  vớI  p là phần tử thứ p của
tập, điều kiện để các tín hiệu trong tập  trực giao vớI nhau đôi một là

22


a
*(t )dt   k , p  q 
(
t
)


 p


q
0,
p

q


b
Trong đó 

(2.1)


*(t ) là liên hợp phức của
 p (t ) . Khoảng thời gian từ a đến b là
q

chu kỳ của tín hiệu, cịn k là hằng số.
b) Bộ điều chế OFDM
Dựa vào tính trực giao, phổ tín hiệu của các sóng mang phụ cho phép chồng
lấn lên nhau. Sự chồng lấn này làm cho hiệu suất sử dụng phổ của toàn bộ băng tần
tăng lên một cách đáng kể

Hình 2-2 Phổ của một sóng mang OFDM con và của tín hiệu OFDM
Sự trực giao này thực hiện như sau: Phổ của tín hiệu sóng mang phụ thứ p được
dịch vào một kênh con thứ p thông qua phép nhân với hàm mũ

e

ips t

. Trong đó

s = 2  fs là khoảng cách tần số giữa 2 sóng mang. Thông qua phép nhân với số

phức này mà các sóng mang phụ trưc giao với nhau. Tính trực giao của 2 sóng
mang phụ được kiểm chứng như sau:

( k 1)Ts




e

ips t

kTs

  e
j ( p  q)



( k 1)Ts

) dt  

e

j ( p  q ) s

kTs

1



(e

iqt *

j ( p  q)s t t (k 1)Ts

t  kTs

0, p  q
Ts, p  q

(2.2)
23

dt


Ở phương trình trên ta thấy hai sóng mang phụ p và q trực giao với nhau do
tích phân của một sóng mang với liên hiệp phức của sóng mang cịn lại bằng 0 nếu
chúng là hai sóng mang khác biệt. Trong trường hợp tích phân với chính nó sẽ cho
kết quả là một hằng số. Sự trực giao này là nguyên tắc của phép giải điều chế
OFDM.

Hình 2-3 Bộ điều chế OFDM
Các bước thực hiện điều chế tín hiệu OFDM:
 Chuyển đổi dịng bít nối tiếp thành dịng bit song song
 Chuyển đổi dịng bit thành tín hiệu phức
 Tiến hành điều chế ở sóng mang phụ
 Nhân với hàm phức
i.

e

jn s t

Tạo khoảng bảo vệ

Xét khối thứ nhất

24