1
CHƯƠNG 1 . 7
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH 7
1.1. Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh 7
1.2. Tiêu chuẩn DVB -S (EN 300 421) [4] 11
1.2.1. Thích nghi đầu vào và phân tán năng lượng (MUX Adaptation and Energy Dispersal)
. 12
1.2.2. Mã hóa ngoài (Outer coding) 17
1.2.3. Khối xáo trộn bit (Forney Convolutional Interleaver) 18
1.2.4. Mã hóa trong-mã chập (Inner Coding - Convolutional Coding) 21
1.2.5. Lọc băng gốc và điều chế tín hiệu (Baseband Shaping & Modultation) 25
1.3. Các thông số kỹ thuật đường truyền của tiêu chuẩn DVB-S 28
1.4. Tiêu chuẩn truyền hình vệ tinh lưu động DVB-DSNG (EN 301 210) [5] 30
1.4.
1. Sơ lược về điều chế mã lưới (Trellis Code Modulation) 30
1.4.2. Tiêu chuẩn DVB-DSNG (EN 301 210) 32
CHƯƠNG 2 . 36
TIÊU CHUẨN DVB-S2 VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG 36
2.1. Giới thiệu về tiêu chuẩn DVB -S2 (EN 302 307) [6] 36
2.1.1. Khối thích nghi kiểu truyền dẫn (Mode Adaptation) 34
2.1.2. Khối thích nghi dòng truyền tải (Stream Adaptation) 38
2.1.3. Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC . 39
2.1.4. Khối ánh xạ bit lên chòm sao điều chế (Bit Mapping Into Constellation) 43
2.1.5. Tạo khung lớp vật lý (PL Framing) 46
2.1.6. Lọc băng gốc v
à điều chế cầu phương (Baseband Shaping & Quadrature Modultation)
. 50
2.2. Điểm lại tiêu chuẩn DVB-S2 50
2.3. Một số điểm đáng chú ý về thông số kỹ thuật của tiêu chuẩn DVB-S2 52
2.4. Kết luận . 62
CHƯƠNG 3 . 64

truyền dẫn vệ tinh đư
ợc sử dụng để truyền hình trực tiếp các chương trình như
kỷ niệm các ngày lễ lớn, các sự kiện thể thao, văn hóa trong và ngoài nước,
cầu truyền hình, …. đã đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao và phát huy
những ưu điểm của truyền hình số qua vệ tinh.
Ngoài nhiệm vụ truyền dẫn, từ năm 2002 Đài Truyền hình Việt Nam đã
sử dụng vệ tinh vào dịch vụ truyền hình đến từng nhà (DTH-Direct To Home)
với ưu điểm có thể sử dụng anten thu kích thước nhỏ gọn trên băng tần Ku.
Hiện nay, số lượng thuê bao DTH đã tăng lên đáng kể và số lượng cũng như
chất lượng chương trình không ngừng được nâng cao nhằm đáp ứng nhu cầu
của thuê bao và cạnh tranh với các loại hình truyền dẫn khác.
Toàn bộ hệ thống truyền hình số qua vệ tinh của Truyền hình Việt Nam
hiện nay sử dụng tiêu chuẩn nén video MPEG-2 và tiêu chuẩn truyền hình qua
vệ tinh DVB-S. Tiêu chuẩn DVB-S2 ra đời từ năm 2003 với những ưu điểm
so với chuẩn DVB-S như: khả năng sử dụng băng tần hiệu quả hơn, các kiểu
điều chế, mã hóa linh hoạt hơn và không bị hạn chế với kiểu mã hoá MPEG-2
mà mềm dẻo hơn khi chấp nhận bất kì dạng đầu vào, bao gồm dòng bit liên
tục, dòng truyền tải MPEG đơn hoặc đa chương trình, IP hay ATM. Đặc tính
này cho phép các dòng dữ liệu khác và các cấu hình dữ liệu trong tương lai có
thể sử dụng được với DVB-S2 mà không cần tới một tiêu chuẩn mới. Tiêu
chuẩn DVB-S2 đã bắt đầu được đưa vào sử dụng tại Đài THVN trong truyền
dẫn lưu động từ đầu năm 2010. Trong những năm tới, việc đưa vào sử dụng
chuẩn DVB-S2 trong truyền dẫn, phát sóng các chương trình truyền hình là
6
cần thiết. Tuy nhiên cần có sự nghiên cứu tìm hiểu một cách khoa học để việc
áp dụng đạt hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao và tận dụng tốt các thiết bị hiện tại.
Với mục tiêu này tác giả đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu một số vấn
đề của truyền hình số vệ tinh theo tiêu chuẩn Châu Âu thế hệ thứ 2
(DVB-S2) và khả năng ứng dụng tại Việt Nam”.
Trong luận văn này tác giả trình bày tổng quan về truyền hình số qua vệ

uối năm 1998 chỉ có 0.3% hộ gia
đình thu tín hiệu truyền hình số vệ tinh DTH. Đến nay số hộ gia đình sử dụng
truyền hình số qua vệ tinh đã phát triển tại hầu hết các nước trên thế giới. Chỉ
tính đến cuối năm 2004 riêng khu vực Châu Á đã có trên 25 triệu hộ gia đình
sử dụng truyền hình số qua vệ tinh.
Dịch vụ DTH sử dụng công nghệ truyền dẫn số nên đảm bảo chất lượng
tín hiệu hình ảnh cũng như âm thanh, có thể truyền dẫn được nhiều chương
trình truyền hay một chương trình truyền hình có độ phân giải cao HDTV
(HDTV-High Definition Television) và độ phân giải tiêu chuẩn (SDTV-
Standard Definition Television) trên một bộ phát đáp, hệ thống âm thanh
Stereo hay âm thanh lập thể AC-3. Ngoài ra hệ thống truyền hình số còn
8
tương thích với nhiều loại dịch vụ khác như truyền dữ liệu, internet, truyền
hình tương tác
Hình 1.1: Tình hình phát triển DTH tại khu vực châu Á
Do đặc điểm phân bố địa hình và dân cư trên lãnh thổ Việt Nam, nhiều
đồi núi, mật độ dân cư phân bố không đồng đều, nên việc lựa chọn phương
thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình qua vệ tinh để phủ sóng toàn quốc là có
hiệu quả cao nhất. Truyền hình Việt Nam bắt đầu sử dụng công nghệ truyền
hình số qua vệ tinh từ tháng 4-1998 với chương trình VTV3 phát trên băng
tần Ku qua vệ tinh Thaicom 2. Đến nay, toàn bộ các chương trình của truyền
hình Việt Nam đã sử dụng công nghệ truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua
vệ tinh.
Việc chuyển đổi sang phát truyền hình số qua vệ tinh sẽ tạo ra nhiều
dịch vụ mới kết hợp với việc truyền dẫn tín hiệu truyền hình qua vệ tinh
trong tương lai như:
9
• Truyền hình trực tiếp từ vệ tinh tới các hộ gia đình (DTH): Cung cấp
các kênh truyền hình mà người xem có thể thu trực tiếp chương trình
truyền hình từ vệ tinh bằng anten thu có đường kính từ 60cm đến 90cm.

Do đặc điểm của truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh có đặc điểm là truyền dẫn
trong tầm nhìn thẳng, hệ số định hướng của anten lớn, tín hiệu ít bị ảnh hưởng
của phản xạ nhiều đường. Tuy nhiên do công suất trên vệ tinh là hữu hạn,
đồng thời cự ly thông tin lớn, suy giảm đường truyền lớn, dễ bị ảnh hưởng
của mưa nhất là băng tần Ku vì vậy tỷ số C/N của đường truyền không cao so
với các phương pháp truyền dẫn khác, ví dụ như truyền hình cáp hay truyền
hình số mặt đất. Chính vì những lý do đó mà hiệu suất sử dụng băng thông
không cao so với các phương pháp truyền dẫn khác.
Hình 1.3: Sơ đồ khối truyền hình số qua vệ tinh
11
1/ Khối mã hóa tín hiệu và ghép kênh: Có nhiệm vụ tạo ra dòng truyền
tải TS. Tín hiệu truyền hình tương tự được biến đổi sang tín hiệu số, sau đó
được nén theo tiêu chuẩn MPEG -2. Dòng bit thu được là các dòng cơ sở ES
được phân vào các gói dòng truyền tải TS. Tùy thuộc vào hệ thống mà dòng
truyền tải có thể là đơn chương trình hay đa chương trình. Các biện pháp khóa
mã cũng có thể được áp dụng để tăng tính bảo mật cho hệ thống.
2/ Khối điều chế: Sau khi tạo thành dòng truyền tải MPEG-2, tín hiệu
được đưa đến khối điều chế tín hiệu số. Khối điều chế có nhiệm vụ biến đổi
tín hiệu truyền hình số MPEG-2 thành tín hiệu trung tần IF (Intermediate
Frequency 70/140 MHz). Tùy thuộc vào các tiêu chuẩn khác nhau mà các
kiểu điều chế được sử dụng khác nhau. Các kiểu điều chế được áp dụng trong
tiêu chuẩn DVB-S là QPSK, BPSK, 8PSK hay 16PSK; trong DVB-S2 là
QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK.
Hệ thống thu có chức năng ngược lại so với hệ thống phát. Tín hiệu RF
sau khi qua anten thu được đưa tới khối LNB (Low Noise Block) hoặc bộ
khuếch đại tạp âm thấp LNA (Low Noise Amplifier) sẽ được chuyển xuống
trung tần. Tín hiệu trung tần sẽ được giải điều chế tương ứng với phương
pháp điều chế bên phát tạo thành dòng truyền tải. Cuối cùng dòng truyền tải
được giải nén, giải ghép kênh để thu được hình ảnh truyền hình.
1.2. Tiêu chuẩn DVB -S (EN 300 421) [4]

Mã hóa và ghép
kênh MPEG - 2
Khối cao tần
RF
Thích nghi đầu vào
và phân tán năng
lư
ợ
n
g
Mã hóa ngoài
RS(204,188)
Lọc băng gốc
DVB-S (EN 300 421 )
Mã hóa
trong
[Mã chập]
Điều chế QPSK
Xáo trộn bit
Hình 1.4: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình vệ tinh DVB – S
13
- Các vạch phổ cố định có thể tạo ra vấn đề nghiêm trọng khi thu. Bởi
vì bộ dao động nội có thể điều chỉnh đến vạch phổ thay cho sóng
mang tới, gây tổn hao thông tin.
- Các vạch phổ, thực chất là thành phần một chiều DC rất khó để
truyền dẫn, gây mất mát thông tin được truyền đi.
1.2.1.2. Nguyên lý của ngẫu nhiên hóa nhằm phân tán năng lượng
Việc ngẫu nhiên hóa được thực hiện theo nguyên lý tương tự như kỹ
thuật trải phổ. Dãy bit đầu vào sẽ được cộng modul 2 với một dãy bit giả ngẫu
nhiên (PRBS-Pseudo Random Binary Sequence) được tạo ra từ các thanh ghi

14

Để tín hiệu sau khi khôi phục hoàn toàn giống với tín hiệu đã truyền đi
thì tín hiệu giả ngẫu nghiên tại phần thu phải giống hoàn toàn so với phần
phát và phải đồng bộ với phần phát.
1.2.1.3. Điều kiện của chuỗi giả ngẫu nhiên
Các chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS có thể được tạo ra từ các thanh ghi
dịch và các mạch hồi tiếp. Đối với thanh ghi dịch có độ dài n, độ dài N của
chuỗi PRBS đư
ợc tạo ra là: N = 2
n
-1.
Chuỗi PRBS trước khi xáo trộn với luồng bit vào MPEG-2 phải thỏa
mãn các điều kiện như:
- Tính cân đối (balance property): số bit 1 và 0 lệch nhau tối đa 1 bit.
- Tính chạy (run property): số bước chạy độ dài 1 chiếm 1/2 tổng số
bước chạy, số bước chạy có độ dài 2 chiếm 1/4 tổng số bước chạy,
độ dài 3 chiếm 1/8 tổng số bước chạy…
- Tính tương quan (correlation property): so chuỗi ban đầu với ch
ính
chuỗi đó khi dịch chuyển, tổng các số hợp (giống nhau) a
(agreement) và tổng các số không hợp (khác nhau) d (disagreement)
lệch nhau không nhiều hơn 1.
Để minh họa, xét chuỗi PRSB đơn giản có 4 bộ ghi dịch như trong hình
vẽ sau:

Hình 1.5: Ví dụ một mạch tạo chuỗi giả ngẫu nhiên đơn giản
Đa thức sinh ( polynomial ) của chuỗi giả ngẫu nhiên trong trường hợp
này là: 1 + X
3

Trong đó τ là số bước dịch chuyển:

∫
−
∞→
+=
2/
2/
)()(lim)(
T
T
T
dttftfK
ττ
(5.2)
Khi τ = 0, f(t) và f(t + τ) tương quan tốt nhất: K(τ) = 1.
Khi chuỗi f(t) được dịch đi 1 nhịp, tương quan giữa f(t) và f(t + τ ) như
sau:

Trong đó tổng số d hơn tổng số a là 1. Dịch số bước bất kỳ (1 ≤ τ < N),
hiệu số bit hợp và không hợp luôn là 1. Như vậy điều kiện về tính tương hợp
được thỏa mãn.
16

1.2.1.4. Áp dụng ngẫu nhiên hóa trong DVB-S
Theo tiêu chuẩn DVB-S, dòng dữ liệu đầu vào hệ thống là dòng truyền
tải MPEG-2. Độ dài các gói của dòng truyền tải là 188 byte, trong đó có một
byte dùng để đồng bộ gói với giá trị luôn bằng 47
HEX
(01000111). Việc phân

17 Hình 1.7: Cấu trúc dòng truyền tải sau khi được ngẫu nhiên hóa
Quá trình ngẫu nhiên hóa được thực hiện ngay cả khi không có dòng bit
đầu vào, hoặc dòng bit đầu vào không phải là dòng truyền tải MPEG-2. Điều
này để tránh xảy ra tình trạng phát đi sóng mang không được điều chế.
Tại phía thu, chuỗi giả ngẫu nhiên được tạo ra từ một mạch hoàn toàn
giống với phía phát. Để đồng bộ với phần phát, mạch tạo chuỗi giả ngẫu
nhiên sẽ đư
ợc nạp giá trị “100101010000000” mỗi khi nhận được byte đồng
bộ gói bị xáo trộn (
) và việc tạo chuỗi PRBS sẽ được thực hiện với chu
kỳ 8 gói tương tự như phía phát.
1.2.2. Mã hóa ngoài (Outer coding)
Đường truyền vệ tinh chịu ảnh hưởng lớn của nhiễu và tạp âm nên việc
áp dụng các phương pháp sửa lỗi là rất cần thiết. Thông tin truyền hình là
dạng thông tin một chiều do vậy phương pháp sửa lỗi được sử dụng là phương
pháp sửa lỗi trước (FEC-Forward Error Correction). Theo phương pháp này,
phía thu khi nhận được tín hiệu sẽ có k
hả năng phát hiện và tự sửa chữa lỗi
bit nếu có.
Dòng bit sau khi qua khối thích nghi dòng truyền tải và phân tán năng
lượng sẽ được đưa đến khối mã hóa ngoài. Trong tiêu chuẩn DVB, mã ngoài
được sử dụng là mã RS (204, 188). Đây là mã Reed-Solomon, thuộc dạng mã
khối (block coding). Mã khối xử lý các khối mã theo kích thước cố định, đối
với mã RS (204, 188) kích thước khối mã được xử lý là 188 byte phù hợp với
kích thước gói truyền tải MPEG-2. Các gói này được kết hợp với 16 byte gồm
các thông tin có chức năng phục vụ cho mục đích xác định v
à sửa lỗi tại phía

mang giá trị 0. Tại đầu ra bộ mã hóa các giá trị này sẽ bị loại bỏ để tạo thành
gói 204 byte.
Theo lý thuyết về mã khối, mã RS (204, 188) có thể sửa được tối đa 8
byte trong 1 gói. Khả năng sửa lỗi của mã khối đối với lỗi ngẫu nhiên phụ
thuộc vào số vị trí nhỏ nhất khác nhau giữa các cặp mã khác nhau, được gọi là
khoảng cách Hamm
ing. Mã RS (204, 188) có thể sửa được cả lỗi ngẫu nhiên
(random error) và lỗi chùm (burst error), tuy nhiên nó chỉ hiệu quả đối với các
lỗi đơn, nếu lỗi chùm ảnh hưởng đến nhiều hơn 8 byte thì mã RS (204, 188)
không thể khắc phục được mà phải kết hợp với các phương pháp sửa lỗi khác.
1.2.3. Khối xáo trộn bit (Forney Convolutional Interleaver)
Phương pháp xáo trộn bit được kết hợp với mã ngoài RS (204, 188) để
nâng cao khả năng sửa lỗi chùm. Khi có lỗi chùm xảy ra,
chất lượng tín hiệu thu
được suy giảm đột ngột. Nếu lỗi chùm xảy ra vượt quá 8 byte thì phương pháp
mã sửa sai RS (204, 188) không thể khắc phục được và dẫn tới sự sai lệch trong
quá trình giải mã lại tín hiệu. Nguyên lý của việc xáo trộn bit là xáo trộn các
byte trong các gói khác nhau theo một quy luật nhất định, sao cho các byte liền
nhau sẽ thuộc các gói khác nhau. Tại phía thu, việc xáo trộn được làm ngược lại
với phía phát. Khi có lỗi chùm xảy ra trên đường truyền thì các lỗi đó phân đều
19

trên các gói mà không tập trung tại một gói, nhờ đó mà khi đường truyền bị lỗi
chùm thì vẫn có thể khắc phục được trong một giới hạn nào đó.
Việc xáo trộn được thực hiện thông qua đổi chỗ các byte khác nhau qua 12
nhánh, các nhánh có cấu trúc là các thanh ghi dịch FIFO (First In First Out-vào
trước ra trước). Mỗi nhánh bao gồm j*M ô (cell). Mỗi ô có kích thước là 1 byte.
Trong đó:
j: chỉ số của nhánh. Giá trị từ 0 đến 11.
N: độ dài của gói sau mã hóa ngoài. N = 204 byte.

trộn. Các byte cũng được đưa qua các thanh ghi dịch với chiều dài tương ứng
với chỉ số nhánh là (11-j) ô. Như vậy các byte tại phía phát có độ trễ ít sẽ
được làm trễ nhiều hơn và ngược lại sao cho tổng độ trễ của cả phần thu và
phát của tất cả các byte là 12T * M * (j + 11-j) = 2244 T. Như vậy thứ tự các
byte sau khi ra khỏi bộ xáo trộn sẽ có thứ tự như trước khi vào bộ xáo trộn.

Sự khác biệt của dòng bit đầu ra so với đầu vào bộ xáo trộn là số liệu trong
mỗi gói ở đầu ra sẽ là số liệu của nhiều gói khác nhau ở đầu vào. Các byte
đồng bộ gói không bị thay đổi vị trí (không bị trễ). Khi có lỗi chùm xảy ra
trên 1 gói thì lỗi sẽ được phân chia trên các gói này trước khi được đưa đến
khối giải mã ngoài, do vậy làm tăng khả năng sửa lỗi của mã RS (204, 188). 21

Hình 1.11: Minh họa tác dụng của việc xáo trộn bit: lỗi chùm
được phân tán thành nhiều lỗi đơn
1.2.4. Mã hóa trong-mã chập (Inner Coding - Convolutional Coding)
Mã hóa trong là lớp mã thứ 2 được sử dụng trong truyền hình số vệ tinh
và truyền hình số mặt đất để nâng cao hơn nữa khả năng sửa lỗi đường truyền.
Mã hóa trong theo tiêu chuẩn DVB-S là loại mã chập (convolutional code).
Mã chập không xử lý các khối bit cố định như mã khối. Dòng bit đầu vào bộ
mã hóa là liên tục và được đưa vào
một thanh ghi dịch có kích thước K (tầng),
được gọi là chiều dài ràng buộc của bộ mã hóa (constraint length). Tín hiệu
đầu vào sẽ được cộng modul 2 với nội dung chứa trong thanh ghi dịch. Sở dĩ
gọi là mã chập vì tín hiệu vào được mã hóa bằng cách cộng với chính nó đã
được làm trễ về thời gian. Để đơn giản, xét một bộ mã chập sau:

Hình 1.12: Bộ tạo mã chập với độ dài K = 3

Đầu vào
Đầu ra 1
[0]
[1]
+
[0]
[0]
+
+
[1]
[1]
[0]
[0]
[0]
+
[0]
[0]
+
+
[0]
[0]
22
Hình 1.16: Sơ đồ bộ tạo mã chập trong tiêu chuẩn DVB-S
Bảng 1.2: Các thông số cơ bản của bộ tạo mã chập trong tiêu chuẩn DVB-S
Thông số Ký hiệu Giá trị
Tỷ lệ mã R
C
1/2
Chiều dài ràng buộc K 7
Đa thức sinh của nhánh thứ 1 G
1
1+ X
2
+ X
3
+ X
5
+ X
6
Đa thức sinh của nhánh thứ 2 G
2
1+ X + X
2
+ X
3
+ X
6
Tỷ lệ mã 1/2 tương ứng với dòng bit đầu ra gấp đôi dòng bit đầu vào.
Điều này đem đến khả năng sửa lỗi cao cho tín hiệu nhưng đồng thời cũng
gây lãng phí vì thông tin có ích chỉ chiếm 1/2 trong dòng bit truyền đi. Tuy
nhiên, các bit phục vụ cho việc sửa lỗi có thể được loại bỏ (puncturing) để
tăng hiệu suất sử dụng. Nhờ biện pháp loại bỏ, mã trong của tiêu chuẩn DVB-

ợc
sử dụng trong trong tiêu chuẩn DVB-S là bộ lọc cos nâng, được đặc trưng bởi
hệ số roll-off α.
Hàm truyền đạt H(f) của bộ lọc cos nâng:
26

H(f) = 1 với
()
ff
N
<
−
1
αHf sin
f
N
f
N
f
()=+
⎡
⎣
⎢
⎢
⎤
⎦
⎥

α
(5.1)
H(f) = 0 với
()
ff
N
>
+
1
α

Trong đó
22
1
s
s
N
R
T
f ==
là tần số Nyquist và α là hệ số roll-off được lựa
chọn tùy theo kiểu điều chế được sử dụng. Khi sử dụng điều chế BPSK và
QPSK hệ số α = 0,35. Đối với điều chế 8PSK hay 16QAM hệ số α = 0,35
hoặc 0,25 tùy thuộc vào cấu hình thiết bị hay lựa chọn của người sử dụng hệ
thống. Hình 1.18: Đáp ứng tần số của bộ lọc với các giá trị α khác nhau
Sau khi qua bộ lọc, tín hiệu được đưa tới khối điều chế. Phương pháp
điều chế được sử dụng trong tiêu chuẩn DVB-S là điều chế pha vuông góc