Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THỊ THÙY DƯƠNG ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINHCHO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Hà Nội, năm 2010 MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA.
- 11 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH SỐ 12 1.1 Giới thiệu truyền hình số.
- 12 1.1.1 Hệ thống truyền hình số.
- 12 1.1.2 Đặc điểm của truyền hình số.
- 15 1.1.2.2 Tỉ lệ tín hiệu/tạp âm (Signal/Noise.
- 16 1.1.2.6 Xử lý tín hiệu.
- 17 1.1.2.7 Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh.
- 17 1.2 Tín hiệu video số.
- 18 1.2.1 Tiêu chuẩn số hóa tín hiệu video màu tổng hợp.
- 18 1.2.1.1 Lấy mẫu tín hiệu video tổng hợp Tiêu chuẩn 4fSC NTSC.
- 19 1.2.2 Tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video thành phần.
- 23 1.3 Cơ bản về nén tín hiệu.
- 25 1.3.4 Nén tín hiệu video.
- 26 1.3.5 Nén tín hiệu audio.
- 29 1.3.6 Đóng gói và mã hoá tín hiệu.
- 30 1.3.6.1 Tín hiệu MPEG.
- 35 1.4 Truyền dẫn tín hiệu truyền hình số.
- 43 2.2.4 Truyền tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh.
- 44 2.3 Một số tiêu chuẩn truyền hình số hiện nay trên thế giới.
- 54 2.4 Tình hình phát triển truyền hình số vệ tinh trên thế giới và ở Việt Nam.
- 55 2.4.1 Tình hình phát triển truyền hình số vệ tinh trên thế giới.
- 60 CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH CHO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM (VNPT.
- 61 3.1 Thực trạng hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh của Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam.
- 61 3.2 Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam.
- 80 CHƯƠNG IV: TRIỂN KHAI GIẢI PHÁP VÀ ĐÁNH GIÁ KIỂM CHỨNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH CHO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM (VNPT.
- 81 4.1.2 Hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh tại Trung tâm phát hình quốc tế (TOC1) của Công ty Viễn thông Quốc tế (VTI.
- 119 Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho VNPT - 11 - MỞ ĐẦU Công ty Viễn thông Quốc tế, tên giao dịch quốc tế là Vietnam Telecom International (viết tắt là VTI), là một đơn vị thành viên trực thuộc Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam.
- Hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh đang được triển khai ở VTI.
- Truyền hình qua vệ tinh có vùng phủ sóng rộng, không phụ thuộc địa hình, thiết lập đường truyền nhanh chóng.
- Công ty VTI đang xây dựng mạng thu phát hình quốc tế qua vệ tinh theo tiêu chuẩn DVB-S và DVB-S2 để truyền dẫn tín hiệu truyền hình số SD và HD theo xu hướng phát triển chung của thế giới.
- Mục đích của đề tài: Giới thiệu truyền hình số SD và HD, các phương thức truyền dẫn, kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh, đưa ra một số giải pháp tổng quan về các phương thức này trên thế giới.
- Từ nhu cầu thực tiễn của các hãng truyền thông nước ngoài và thực tế cơ sở mạng lưới có sẵn tại Việt Nam, nghiên cứu và lựa chọn giải pháp xây dựng hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam.
- Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho VNPT - 12 - CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH SỐ Truyền hình số là tên gọi một hệ thống truyền hình mới mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số.
- Trong đó, một hình ảnh quang học do camera thu được qua hệ thống ống kính, thay vì được biến đổi thành tín hiệu điện biến thiên tương tự (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.
- 1.1 Giới thiệu truyền hình số1 1.1.1 Hệ thống truyền hình số Sử dụng phương pháp số để tạo, lưu trữ và truyền tín hiệu của chương trình truyền hình trên kênh thông tin mở ra một khả năng đặc biệt rộng rãi cho các thiết bị truyền hình.
- Trong một số ứng dụng, tín hiệu số được thay thế hoàn toàn cho tín hiệu tương tự vì nó có khả năng thực hiện được các chức năng mà tín hiệu tương tự hầu như không thể làm hoặc rất khó thực hiện, nhất là trong việc xử lý tín hiệu và lưu trữ.
- So với tín hiệu tương tự, tín hiệu số cho phép tạo, lưu trữ, ghi đọc nhiều lần mà không làm giảm chất lượng ảnh.
- Tuy nhiên, không phải trong tất cả các trường hợp, tín hiệu số đều đạt được hiệu quả cao hơn so với tín hiệu tương tự (bộ lọc là một ví dụ như thế).
- Hệ thống truyền hình số đã và đang được phát triển trên toàn thế giới, tạo nên một cuộc cách mạng thật sự trong công nghiệp truyền hình.
- 1 Đỗ Hoàng Tiến, Dương Thanh Phương (2004), Truyền hình kỹ thuật số, NXB Khoa học và kỹ thuật, tr.
- Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho VNPT - 13 - Nguyên lý cấu tạo của hệ thống và các thiết bị truyền hình số được đưa ra như trên hình 1.1.
- Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ thống truyền hình số.
- Đầu vào của thiết bị truyền hình số sẽ tiếp nhận tín hiệu truyền hình tương tự.
- Trong thiết bị mã hóa (biến đổi AD), tín hiệu hình sẽ được biến đổi thành tín hiệu truyền hình số, các tham số và đặc trưng của tín hiệu này được xác định từ hệ thống truyền hình được lựa chọn.
- Tín hiệu truyền hình số được đưa tới thiết bị phát.
- Sau đó qua kênh thông tin, tín hiệu truyền hình số đưa tới thiết bị thu cấu tạo từ thiết bị biến đổi tín hiệu ngược lại với quá trình xử lý tại phía phát.
- Giải mã tín hiệu truyền hình thực hiện biến đổi tín hiệu truyền hình số thành tín hiệu truyền hình tương tự.
- Hệ thống truyền hình số sẽ trực tiếp xác định cấu trúc mã hóa và giải mã tín hiệu truyền hình.
- Mã hóa kênh đảm bảo chống các sai sót cho tín hiệu trong kênh thông tin.
- Thiết bị mã hóa kênh phối hợp đặc tính của tín hiệu số với kênh thông tin.
- Khi tín hiệu truyền hình số được truyền đi theo kênh thông tin, các thiết bị biến đổi trên được gọi là bộ điều chế và bộ giải điều chế.
- Ví dụ về sơ đồ cấu trúc một hệ thống truyền hình số được vẽ trên hình 1.2.
- Tuỳ theo phương pháp biển đổi tín hiệu sử dụng tín hiệu tổng hợp hay tín hiệu thành phần, mà đặc điểm của hệ thống truyền hình số cũng thay đổi theo.
- Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho VNPT - 14 - Hình 1.2: Ví dụ sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền hình số.
- M· ho¸ tÝnhiÖu phôThiÕt bÞ ph¸tM· ho¸ tÝn hiÖu tiÕngM· ho¸ tÝn hiÖu h×nhGia c«ngt−¬ng tùADC Gia c«ng sèGhÐpkªnhM· ho¸chèng nhiÔu§iÒu chÕGia c«ngt−¬ng tùADC GIa c«ng sè§ång béXö lý tÝn hiÖuTÝn hiÖu ®o kiÓm traTr¹m thu vÖ tinhVÖ tinhTr¹m mÆt ®ÊtTh¸p vibaC¸p quang vµ èng dÉn sãngGi¶i m· tÝnhiÖu phôThiÕt bÞ thuGi¶i m· tÝn hiÖu tiÕngGi¶i m· tÝn hiÖu h×nhGia c«ngt−¬ng tôDACGia c«ng sèPh©nkªnhGi¶i m· ho¸kªnhGi¶i ®iÒuchÕGia c«ngt−¬ng tùDACGia c«ng sèChän®ång béXö lý tÝn hiÖu§o kiÓm traPh¸t®ång béTÝn hiÖu h×nhTÝn hiÖu tiÕngTÝn hiÖu phôTÝn hiÖu phôTÝn hiÖu tiÕngTÝn hiÖu h×nh Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho VNPT Đặc điểm của truyền hình số2 1.1.2.1 Yêu cầu về băng tần Tín hiệu số gắn liền với yêu cầu băng tần rộng hơn tín hiệu tương tự.
- Ví dụ, đối với tín hiệu tổng hợp, yêu cầu tần số lấy mẫu đối với hệ NTSC là 14,4MHz, nếu thực hiện mã hóa với những từ mã dài 8 bit, tốc độ dòng bit sẽ là 115,2Mbit/s, độ rộng băng tần khoảng 58MHz.
- Trong khi đó, tín hiệu tương tự cần một băng tần 4,25MHz.
- Tuy nhiên, trong thực tế băng tần này không phải chỉ sử dụng cho tín hiệu hình ảnh, ngược lại, với dạng số khả năng cho phép giảm độ rộng tần số là rất lớn.
- Các tính chất đặc biệt của tín hiệu hình ảnh như sự lặp lại, khả năng dự báo cũng làm tăng thêm khả năng giảm băng tần tín hiệu.
- 1.1.2.2 Tỉ lệ tín hiệu/tạp âm (Signal/Noise) Một trong những ưu điểm lớn nhất của tín hiệu số là khả năng chống nhiễu trong quá trình xử lý tại các khâu truyền dẫn và ghi.
- Với tín hiệu số, nhiễu là các bit lỗi – ví dụ xung “on” chuyển thành “off”.
- Nhiễu trong tín hiệu số được khắc phục nhờ các mạch sửa lỗi.
- Tỉ lệ S/N của hệ thống sẽ giảm 2 Đỗ Hoàng Tiến, Dương Thanh Phương (2004), Truyền hình kỹ thuật số, NXB Khoa học và kỹ thuật, tr.
- Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho VNPT - 16 - rất ít hoặc không đổi cho đến khi tỉ lệ lỗi BER (Bit Error Rate) quá lớn, làm các mạch sửa lỗi mất tác dụng.
- Trong khi đó, đối với các hệ thống tương tự, khi có nguồn nhiễu lớn, tín hiệu vẫn có thể sử dụng được (tất nhiên chất lượng kém đi rất nhiều).
- Tính chất này của hệ thống số đặc biệt có ích cho việc sản xuất chương trình truyền hình với các chức năng biên tập phức tạp – cần nhiều lần đọc và ghi.
- Ghi băng bằng tín hiệu số đã được sử dụng rộng rãi trong các năm gần đây.
- Việc truyền tín hiệu qua nhiều chặng cũng được thực hiện rất thuận lợi với tín hiệu số mà không làm suy giảm chất lượng tín hiệu hình.
- 1.1.2.3 Méo phi tuyến Tín hiệu số không bị ảnh hưởng bởi méo phi tuyến trong quá trình ghi và truyền.
- 1.1.2.4 Chồng phổ (Aliasing) Một tín hiệu số được lấy mẫu theo cả chiều thẳng đứng và chiều ngang, nên có khả năng xảy ra chồng phổ theo cả hai hướng.
- 1.1.2.6 Xử lý tín hiệu Tín hiệu số có thể được chuyển đổi và xử lý tốt các chức năng mà hệ thống tương tự không làm được hoặc gặp nhiều khó khăn.
- Sau khi biến đổi A/D, tín hiệu còn lại một chuỗi các số, bit “0” và “1”, có thể thao tác các công việc phức tạp mà không làm giảm chất lượng hình ảnh.
- Các công việc tín hiệu số có thể thực hiện dễ dàng là: sửa lỗi gốc thời gian, chuyển đổi tiêu chuẩn, dựng hậu kỳ, giảm độ rộng băng tần … 1.1.2.7 Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh Tín hiệu số cho phép các trạm truyền hình đồng kênh thực hiện ở một khoảng cách gần nhau hơn nhiều so với hệ thống tương tự mà không bị nhiễu.
- Một phần vì tín hiệu số ít chịu ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh, một phần là do khả năng thay thế xung xóa và xung đồng bộ bằng các từ mã – nơi mà trong hệ thống truyền dẫn tương tự gây ra nhiễu lớn nhất.
- 1.1.2.8 Hiệu ứng Ghost (bóng ma) Hiện tượng này xảy ra trong hệ thống tương tự do tín hiệu truyền đến máy thu theo nhiều đường.
- Việc tránh nhiễu đồng kênh của hệ thống số cũng làm giảm đi hiện tượng này trong truyền hình quảng bá.
- Với các ưu điểm của mình, hệ thống truyền hình số đã được thực hiện ở hầu hết các quốc gia trên thế giới.
- Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho VNPT Tín hiệu video số3 Số hóa tín hiệu truyền hình thực chất là việc biến đổi tín hiệu truyền hình màu tương tự sang dạng số.
- Biến đổi trực tiếp tín hiệu video màu tổng hợp.
- Biến đổi riêng từng phần tín hiệu video màu thành phần.
- Việc lựa chọn phương pháp biến đổi tín hiệu video phụ thuộc vào nhiều yếu tố: yêu cầu về khả năng thuận lợi khi xử lý tín hiệu, yêu cầu về truyền dẫn và phát sóng … 1.2.1 Tiêu chuẩn số hóa tín hiệu video màu tổng hợp 1.2.1.1 Lấy mẫu tín hiệu video tổng hợp Xu hướng phát triển các studio hoàn toàn kỹ thuật số yêu cầu chuẩn hóa công nghiệp cho các thiết bị video số.
- Phù hợp với yêu cầu công nghệ, hai hệ thống tiêu chuẩn số hóa tín hiệu video tổng hợp đã được phát triển rộng rãi.
- Tín hiệu video tổng hợp tương tự được lấy mẫu tại tần số bằng 4 lần tần số sóng mang phụ (4fSC).
- 3 Đỗ Hoàng Tiến, Dương Thanh Phương (2004), Truyền hình kỹ thuật số, NXB Khoa học và kỹ thuật, tr.
- Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho VNPT Tiêu chuẩn 4fSC NTSC Chuẩn SMPTE 244M xác định các tham số của tín hiệu video tổng hợp theo hệ NTSC 4fSC cũng như tính chất kết nối song song của hệ thống.
- Hình 1.3: Phổ của tín hiệu lấy mẫu 4fSC NTSC.
- Tín hiệu xung clock được lấy từ xung đồng bộ màu của tín hiệu video tổng hợp.
- 1.2.1.3 Tiêu chuẩn 4fSC PAL Tín hiệu tương tự PAL và NTSC có nhiều điểm tương đồng, song tín hiệu số theo chuẩn 4fSC của hai hệ thống này rất khác nhau.
- Bảng 1.2 tổng kết đặc điểm của tín hiệu số hệ 4fSC PAL.
- Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho VNPT - 20 - Bảng 1.2: Tóm tắt các thông số mã hóa tiêu chuẩn 4fSC PAL.
- Hình 1.4: Phổ của tín hiệu lấy mẫu 4fSC PAL.
- 1.2.2 Tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video thành phần Trong hệ thống thành phần tương tự, thông tin được biến đổi thành các tín hiệu R, G, B hoặc Y, R-Y, B-Y có biên độ liên tục trong một giới hạn nhất định.
- Việc sử dụng tín hiệu thành phần tại studio cho phép loại bỏ được những hiệu ứng không mong muốn như trong tín hiệu tổng hợp.
- Ban Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh cho VNPT - 21 - đầu, chuẩn này xác định 8 bit cho mã hóa tín hiệu video, tuy nhiên, ngày nay, số bit xác định cho mã hóa là 10 bit.
- Cơ sở của tín hiệu mã hóa là các tín hiệu chói và hai tín hiệu hiệu màu, hoặc là các tín hiệu màu cơ bản (R, G, B).
- Có nhiều tiêu chuẩn lấy mẫu tín hiệu video số thành phần, điểm khác nhau chủ yếu ở tỉ lệ giữa tần số lấy mẫu và phương pháp lấy mẫu tín hiệu chói và các tín hiệu màu, trong đó bao gồm: Tiêu chuẩn 4:4:4.
- 1.2.2.1 Tiêu chuẩn 4:4:4 Mẫu tín hiệu chỉ được lấy đối với các phần tử tích cực của tín hiệu video.
- Các tín hiệu chói (Y), các tín hiệu hiệu màu (CR, CB) được lấy mẫu tại tất cả các điểm lấy mẫu trên dòng tích cực của tín hiệu video.
- Theo tiêu chuẩn 4:4:4 có khả năng khôi phục chất lượng hình ảnh tốt, thuận tiện cho việc xử lý tín hiệu.
- Điểm đầu lấy mẫu toàn bộ ba tín hiệu: chói (Y) và hiệu màu (CR, CB).

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt