HÀ NỘI 2008
TRẦN MẠNH HÙNG XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 2006-2008
Hà Nội
2008
BẢN CAM ĐOAN Tôi là Trần Mạnh Hùng, học viên cao học lớp XLTT&TT khóa 2006 - 2008.
Thầy giáo hướng dẫn là TS. Hà Quốc Trung.
Tôi xin cam ñoan toàn bộ nội dung ñược trình bày trong bản luận văn nay là
kết quả tìm hiểu và nghiên cứu của riêng tôi, trong quá trình nghiên cứu ñề tài
“Truyền hình di ñộng với công nghệ VDB-H”. Các kết quả và dữ liệu ñược
nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và rõ ràng. Mọi thông tin trích dẫn
ñều ñược tuân theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng các tài liệu tham khảo.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung ñược viết trong luận
văn này.
2.1.1.a ðịnh nghĩa khung MPE-FEC .........................................................27
2.1.1.b Bảng ADT .....................................................................................28
2.1.1.c Bảng RSDT ...................................................................................29
2.1.2 Cách truyền khung MPE-FEC...........................................................30
2.1.2.a Cách truyền các IP datagram trong ADT........................................30
2.1.2.b Giải mã RS ....................................................................................33
-2-
2.2 Module time-slicing............................................................................. 34
2.2.1 Giới thiệu chung................................................................................34
2.2.2 Chi tiết kĩ thuật..................................................................................35
2.2.2.a Nguyên lí hoạt ñộng.......................................................................35
2.2.2.b Phương pháp t chỉ thị thời gian cụm kế tiếp ...............................38
2.2.3 Hỗ trợ chuyển giao với time-slicing ..................................................42
3. CHƯƠNG III: THÀNH PHẦN MỚI TRONG BỘ ðIỀU CHẾ DVB-
T: CHẾ ðỘ PHÁT 4K, BỘ GHÉP XEN IN-DEPTH VÀ BÁO HIỆU TPS ....44
3.1 Khái quát chung.................................................................................. 44
3.1.1 ðiều chế COFDM .............................................................................44
3.1.2 Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang................................45
3.2 Chế ñộ phát 4K.................................................................................... 46
3.3 Bộ ghép xen theo ñộ sâu symbol (in-depth interleaver) .................... 50
3.3.1 Khái niệm kĩ thuật ghép xen ..............................................................50
3.3.2 Bộ ghép xen nội (Inner interleaver)...................................................50
3.3.2.a Ghép xen theo bit (bit-wise interleaving) .......................................51
3.3.2.b Ghép xen symbol (Symbol interleaver)..........................................54
3.4 Báo hiệu thông số bên phát TPS......................................................... 57
3.4.1 Khái quát ..........................................................................................57
3.4.2 Mục ñích của TPS .............................................................................58
3.4.3 ðịnh dạng các bit TPS.......................................................................58
4. CHƯƠNG IV: CẤU HÌNH MẠNG TRIỂN KHAI TRONG DVB-H ........61
công nghệ DVB-H..............................................................................................104
Phụ lục B: Vị trí các sóng mang TPS ...............................................................108
-4-
Phụ lục C: ðịnh dạng bit TPS trong mode 4K ................................................110
Tài liệu tham khảo.............................................................................................116
-5-
Mục lục các hình
Hình 1.1 Truyền hình di ñộng dựa trên sóng truyền hình................................. 16
Hình 1.2 Vị trí thực hiện chức năng của DVB-H.............................................. 19
Hình 1.3 Cấu trúc nguyên lí của DVB-H........................................................... 23
Hình 1.4 Các bổ sung cho DVB-H vào hệ thống DVB-T................................... 24
Hình 2.1 Sơ lược cấu trúc khung MPE-FEC .................................................... 27
Hình 2.2 Cấu trúc khung MPE-FEC................................................................. 28
Hình 2.3 Sự bố trí trong bảng ADT.................................................................... 29
Hình 2.4 Sự bố trí trong bảng RSDT ................................................................. 30
Hình 2.5 Cách ñóng gói và truyền khung MPE-FEC........................................ 31
Hình 2.6 ðiều chỉnh tốc ñộ mã trong MPE-FEC .............................................. 33
Hình 2.7 Truyền các dịch vụ song song trong DVB-T....................................... 35
Hình 2.8 Cách truyền các dịch vụ DVB-H trong time slicing............................ 36
Hình 2.9 Cắt lát thời gian cho mỗi dịch vụ DVB-H ............................................ 37
Hình 2.10 Mỗi header của section MPE (MPE-FEC) chứa
t chỉ thị thời
gian khi nào bắt ñầu cụm kế tiếp ......................................................... 37
Hình 2.11 Các thông số cụm.............................................................................. 38
Hình 2.12 Burst Duration tối ña ........................................................................ 39
-7-
Mục lục các bảng
Bảng 3.1 Thông số các chế ñộ phát trong OFDM ............................................. 48
Bảng 3.2 Cách hoán vị bit trong mode 4K ......................................................... 56
Bảng 3.3 ðịnh dạng các bit TPS ........................................................................ 59
Bảng 3.4 Báo hiệu DVB-H................................................................................. 60
Bảng B.1 Vị trí sóng mang TPS trong symbol OFDM với mode 4K................ 104
Bảng B.2 Vị trí các sóng mang TPS trong symbol OFDM với mode 2K và
8K 105
Bảng C.1 Kiểu tín hiệu của số thứ tự khung ................................................... 107
Bảng C.2 Kiểu chòm sao (kiểu ñiều chế)......................................................... 107
Bảng C.3 Các giá trị
α
αα
α
ứng với các kiểu ñiều chế............................................ 108
Bảng C.4 Kiểu tín hiệu của mỗi tốc ñộ mã ...................................................... 109
Bảng C.5 Giá trị khoảng bảo vệ....................................................................... 109
Bảng C.6 Các chế ñộ truyền dẫn...................................................................... 110
Bảng C.7 Bảng liệt kê cell_id trên các bit TPS ................................................ 111
-8- -1-
LỜI MỞ ðẦU
TV ñược xem như 1 dịch vụ quan trọng trong các thiết bị di ñộng. Trong
Trong kỷ nguyên truyền thông ña phương tiện, sự ra ñời và phát triển của
truyền hình di ñộng với những tính năng tân tiến của nó như khả năng cá nhân
hóa nội dung, khả năng tương tác trực tiếp... chính là một xu thế tất yếu.
Tháng 7/2007 vừa qua, Cao ủy Viễn thông Châu Âu ñã kêu gọi các nước
thành viên của mình nhanh chóng triển khai chuẩn DVB-H với những ưu
ñiểm vượt trội và coi ñó là một chuẩn chung duy nhất cho truyền hình di
ñộng.
Trước ñó, tại Việt Nam, từ cuối năm 2006, khán giả ñã có thể dễ dàng tiếp
cận với dịch vụ truyền hình di ñộng dựa trên chuẩn DVB-H với những tiện
ích ñặc thù.
ðể hiểu rõ hơn về công nghệ truyền hình di ñộng theo chuẩn DVB-H,
trong khuôn khổ ñồ án em xin ñược giới thiệu về tiêu chuẩn công nghệ mới
mẻ nhưng ñầy tiềm năng này. Nội dung gồm 5 phần chính:
- Chương I: Chương này sẽ giới thiệu khái quát về hệ thống truyền hình
di ñộng nói chung cũng như hệ thống truyền hình di ñộng DVB-H nói riêng,
qua ñó nêu lên các chi tiết kĩ thuật mới triển khai từ DVB-T dùng riêng cho
DVB-H.
- Chương II: Trong phần này, 2 chi tiết kĩ thuật mới ñầu tiên sẽ ñược ñề
cập và phân tích chức năng chúng ñảm nhận trong hệ thống, 2 chi tiết này
cùng nằm trong 1 khối là IPE (Bộ ñóng gói IP – IP Encapsulator) ñó là time-
slicing và MPE-FEC.
-3-
- Chương III: Tiếp tục ñề cập và phân tích 3 chi tiết kĩ thuật mới nữa
thuộc khối ñiều chế DVB-T, ñó là có thêm 1 chế ñộ phát 4K song song với
2K và 8K ñã có sẵn trong DVB-T, bộ ghép xen in-depth và các bit báo hiệu
TPS.
- Chương IV: Chương này sẽ giới thiệu chung về các kiểu mạng DVB-H,
các cách truyền dẫn trong 1 hệ thống DVB-H thực tế.
- Chương V: Chương này sẽ tóm lược bằng các giải pháp kĩ thuật truyền
2.1.1 Khung MPE-FEC..............................................................................27
2.1.1.a ðịnh nghĩa khung MPE-FEC .........................................................27
2.1.1.b Bảng ADT .....................................................................................28
2.1.1.c Bảng RSDT ...................................................................................29
2.1.2 Cách truyền khung MPE-FEC...........................................................30
2.1.2.a Cách truyền các IP datagram trong ADT........................................30
-5-
2.1.2.b Giải mã RS ....................................................................................33
2.2 Module time-slicing............................................................................. 34
2.2.1 Giới thiệu chung................................................................................34
2.2.2 Chi tiết kĩ thuật..................................................................................35
2.2.2.a Nguyên lí hoạt ñộng.......................................................................35
2.2.2.b Phương pháp t chỉ thị thời gian cụm kế tiếp ...............................38
2.2.3 Hỗ trợ chuyển giao với time-slicing ..................................................42
3. CHƯƠNG III: THÀNH PHẦN MỚI TRONG BỘ ðIỀU CHẾ DVB-
T: CHẾ ðỘ PHÁT 4K, BỘ GHÉP XEN IN-DEPTH VÀ BÁO HIỆU TPS ....44
3.1 Khái quát chung.................................................................................. 44
3.1.1 ðiều chế COFDM .............................................................................44
3.1.2 Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang................................45
3.2 Chế ñộ phát 4K.................................................................................... 46
3.3 Bộ ghép xen theo ñộ sâu symbol (in-depth interleaver) .................... 50
3.3.1 Khái niệm kĩ thuật ghép xen ..............................................................50
3.3.2 Bộ ghép xen nội (Inner interleaver)...................................................50
3.3.2.a Ghép xen theo bit (bit-wise interleaving) .......................................51
3.3.2.b Ghép xen symbol (Symbol interleaver)..........................................54
3.4 Báo hiệu thông số bên phát TPS......................................................... 57
3.4.1 Khái quát ..........................................................................................57
3.4.2 Mục ñích của TPS .............................................................................58
3.4.3 ðịnh dạng các bit TPS.......................................................................58
-7-
Phụ lục A : Sơ ñồ chức năng bộ ñiều chế DVB-T và ñiện thoại di ñộng
công nghệ DVB-H..............................................................................................104
Phụ lục B: Vị trí các sóng mang TPS ...............................................................108
Phụ lục C: ðịnh dạng bit TPS trong mode 4K ................................................110
Tài liệu tham khảo.............................................................................................116
-8-
Mục lục các hình
Hình 1.1 Truyền hình di ñộng dựa trên sóng truyền hình................................. 16
Hình 1.2 Vị trí thực hiện chức năng của DVB-H.............................................. 19
Hình 1.3 Cấu trúc nguyên lí của DVB-H........................................................... 23
Hình 1.4 Các bổ sung cho DVB-H vào hệ thống DVB-T................................... 24
Hình 2.1 Sơ lược cấu trúc khung MPE-FEC .................................................... 27
Hình 2.2 Cấu trúc khung MPE-FEC................................................................. 28
Hình 2.3 Sự bố trí trong bảng ADT.................................................................... 29
Hình 2.4 Sự bố trí trong bảng RSDT ................................................................. 30
Hình 2.5 Cách ñóng gói và truyền khung MPE-FEC........................................ 31
Hình 2.6 ðiều chỉnh tốc ñộ mã trong MPE-FEC .............................................. 33
Hình 2.7 Truyền các dịch vụ song song trong DVB-T....................................... 35
Hình 2.8 Cách truyền các dịch vụ DVB-H trong time slicing............................ 36
Hình 2.9 Cắt lát thời gian cho mỗi dịch vụ DVB-H ............................................ 37
Hình 2.10 Mỗi header của section MPE (MPE-FEC) chứa
t chỉ thị thời
gian khi nào bắt ñầu cụm kế tiếp ......................................................... 37
Hình 2.11 Các thông số cụm.............................................................................. 38
-10-
Mục lục các bảng
Bảng 3.1 Thông số các chế ñộ phát trong OFDM ............................................. 48
Bảng 3.2 Cách hoán vị bit trong mode 4K ......................................................... 56
Bảng 3.3 ðịnh dạng các bit TPS ........................................................................ 59
Bảng 3.4 Báo hiệu DVB-H................................................................................. 60
Bảng B.1 Vị trí sóng mang TPS trong symbol OFDM với mode 4K................ 108
Bảng B.2 Vị trí các sóng mang TPS trong symbol OFDM với mode 2K và
8K 109
Bảng C.1 Kiểu tín hiệu của số thứ tự khung ................................................... 111
Bảng C.2 Kiểu chòm sao (kiểu ñiều chế)......................................................... 111
Bảng C.3 Các giá trị
α
αα
α
ứng với các kiểu ñiều chế............................................ 112
Bảng C.4 Kiểu tín hiệu của mỗi tốc ñộ mã ...................................................... 113
Bảng C.5 Giá trị khoảng bảo vệ....................................................................... 113
Bảng C.6 Các chế ñộ truyền dẫn...................................................................... 114
Bảng C.7 Bảng liệt kê cell_id trên các bit TPS ................................................ 115
-11-
Từ viết tắt
ADT Application Data Table
AFC Automatic Frequency Control
BAM Broadcast Account Manager
LP Low Priority
MFN Multi Frequency Network
MIP Multiframe Information Packet
MPE-FEC Multiprotocol Encapsulation – Forward Error Correction
MPEG-2 Moving Pictures Experts Group 2
MPEG-4 Moving Pictures Experts Group 4
PDA Personal Digital Assistance
QAM Quadrature Amplitude Modulation
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
RF Radio Frequency
RS Reed Solomon
RSDT Reed Solomon Data Table
SFN Single Frequency Network
SIM Subscriber Identity Module
TDM Time Division Multiplexing
TPS Transmission Parameter Signalling
TS Transport Stream
TV Television
UHF Ultra high Frequency
VHF Very high Frequency
WLAN Wireless Local Area Network
-13-
CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DVB-H
1. CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DVB-H
1.1 Tổng quan hệ thống
1.1.1 Giới thiệu sơ lược về DVB-T
Tiêu chuẩn DVB (Digital Video Broadcasting) ñược nước Anh tiên phong
triển khai từ năm 1998, tiếp ñó là các nước châu Âu, Nam Phi, Úc, Singapore.
cồng kềnh ñể phát 8 chương trình. Khả năng này tạo ñiều kiện cho các ñài
truyền hình tăng số lượng cũng như thời lượng các chương trình phát sóng,
nâng cao hiệu quả tuyên truyền của làn sóng truyền hình.
Ngoài ra, ñể xem ñược truyền hình số mặt ñất cần có ñầu thu tín hiệu số
(còn gọi là bộ thu hay bộ giải mã truyền hình số, set-top box) theo chuẩn
DVB-T và máy thu hình kết nối với nhau cùng với anten thu chuyên dụng. Do
ñặc ñiểm của truyền hình số mặt ñất phát bằng sóng vô tuyến cao tần ñòi hỏi
giữa anten phát và thu phải nhìn thấy nhau nên phải ñặt anten hướng về ñài
-15-
phát và trên hướng ñó phải không bị vật cản. Vì thế, người ở nhà cao tầng sẽ
ñược lợi hơn khi bắt tín hiệu truyền hình số. Nhược ñiểm của truyền hình số
mặt ñất (DVB-T) là phụ thuộc nhiều vào ñịa hình do tháp anten thấp, vùng
phát sóng bị nhà cao tầng che khuất.
1.1.2 Hệ thống DVB-H
Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin là sự phát triển của công
nghệ viễn thông nói chung và công nghệ truyền hình nói riêng. Các ứng dụng
thu truyền hình di ñộng ñã và ñang trở thành một xu hướng rõ rệt cho quá
trình phát triển của công nghệ truyền hình hiện ñại, ñặc biệt là khả năng cá
nhân hóa những nội dung mà người sử dụng muốn thưởng thức và khả năng
tương tác trực tiếp giữa khán giả và chương trình cũng như giữa khán giả và
những người làm chương trình. Hiện nay, do nhu cầu của thị trường, trên thế
giới ñã có nhiều tiêu chuẩn công nghệ truyền hình di ñộng khác nhau ñược
nghiên cứu, phát triển và ứng dụng. Nhưng tựu chung lại, có thể phân làm hai
loại hình chính như sau:
-Thứ nhất: Truyền hình di ñộng dựa trên sóng thông tin di ñộng.
-Thứ hai: Truyền hình di ñộng dựa trên sóng truyền hình.
Dịch vụ Truyền hình di ñộng dựa trên sóng thông tin di ñộng ñã từng ñược
một số quốc gia áp dụng như Nhật Bản, Hàn Quốc... Tuy nhiên, loại hình này
vướng phải nhiều hạn chế lớn như chi phí rất cao, thêm vào ñó là khả năng