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

NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH MẠNG PHÁT SÓNG
TRUYỀN HÌNH ĐƠN TẦN

Chuyên ngành: Kỹ thuật Truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Điện tử viễn thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:
PGS TS. ĐÀO NGỌC CHIẾN

Hà Nội – Năm 2014


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................... 4
DANH SÁCH CÁC BẢNG ................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................... 7
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ VÀ MẠNG ĐƠN TẦN 12
1.1. Giới thiệu về hệ thống truyền hình số .................................................... 12
1.2. Đặc điểm hệ thống truyền hình số .......................................................... 13
1.3. Các tiêu chuẩn truyền hình số ................................................................ 13
1.3.1.

ATSC (Advanced Television System Committee) ...................... 14


1.10.1.

Sự ràng buộc về mặt đồng bộ và các MIP .................................... 36

1.10.2.

Đồng bộ thời gian ......................................................................... 37

1.10.3.

Đồng bộ tần số .............................................................................. 37

1.10.4.

Đồng bộ bit sử dụng Megaframe và MIP ..................................... 37

1.11.

Trễ truyền dẫn ..................................................................................... 38

1


1.12.

Độ lợi mạng ......................................................................................... 38

CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẠNG ĐƠN TẦN ............................................... 41
2.1. Một số vấn đề khi quy hoạch mạng đơn tần ........................................... 41

chép nguyên bản của ai. Các nguồn tài liệu sử dụng trong luận văn là do tôi thu
thập và dịch từ các tài liệu tiêu chuẩn của nước ngoài. Sô liệu trong luận văn này
là các số liệu thực tế, được cập nhật bởi các công ty nghiên cứu thị trường uy tín
trong nước và nước ngoài. Tuyệt đối không bịa đặt.
Nếu có bất cứ sai phạm nào tôi xin chịu trách nhiệm trước hội đồng tốt
nghiệp và nhà trường.

Học viên Cao học

Ngô Tuấn Anh

3


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1: Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình số ............................................. 12
Hình 1-2: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số .................................................... 16
Hình 1-3: OFDM phân chia dải tần (Band Segmented OFDM) .......................... 17
Hình 1-4: Tiêu chuẩn DVB-T .............................................................................. 18
Hình 1-5: Cấu trúc hệ thống truyền hình số mặt đất ............................................ 19
Hình 1-6: Sơ đồ khối hệ thống DVB-T2 phía phát .............................................. 22
Hình 1-7: Sơ đồ khối hệ thống DVB-T2 phía thu ................................................ 23
Hình 1-8: Chòm sao xoay (Constell rotation) ...................................................... 25
Hình 1-9: Mẫu hình Pilot phân tán DVB-T (trái) và DVB-T2 (phải) .................. 26
Hình 1-10: Mạng đơn tần ..................................................................................... 29
Hình 1-11: Độ trải trễ bởi hai máy phát ............................................................... 33
Hình 1-12: Đồng bộ mạng SFN hai máy phát ..................................................... 36
Hình 1-13: Mạng lưới máy phát SFN lý tưởng .................................................... 39
Hình 2-1: Đường công mô tả hẳng số trễ ............................................................. 42
Hình 2-2: Đường tròn mô tả hằng số tỉ lệ tín hiệu và hyperbol mô tả hằng số trễ

Hình 3-5: Mạng SFN đầu tiền ở Singapore ......................................................... 85
Hình 3-6: 8 kênh truyền hình trên hai mạng SFN ở Đức ..................................... 86
Hình 3-7: Cấu trúc mạng phát sóng tại Đức ........................................................ 87
Hình 3-8: Vùng phủ sóng mô phỏng mạng SFN kênh 5 ...................................... 87
Hình 3-9: Vùng phủ sóng mô phỏng mạng SFN kênh 44 .................................... 88

5


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1-1: Tình hình triển khai DVB-T2 trên thế giới ......................................... 22
Bảng 1-2: So sánh DVB-T và DVB-T2 ............................................................... 24
Bảng 1-3: Khoảng bảo vệ GI và chu kỳ theo thời gian ........................................ 31
Bảng 1-4: Độ trải trễ tối đa và khoảng cách giữa các máy phát .......................... 32
Bảng 2-1: Chu kỳ symbol và khoảng bảo vệ ở chế độ 8k và 2k .......................... 45
Bảng 2-2: Dân số chia theo giới tính và đơn vị hành chính 1/4/2009 (đơn vị:triệu
người) ................................................................................................................... 52
Bảng 2-3: Dân số và mật độ dân số năm 2008 phân theo địa phương ................. 53
Bảng 2-4: Các thông số của mạng SFN loại 1 ..................................................... 57
Bảng 2-5: Các thông số của mạng SFN loại 2 ..................................................... 58
Bảng 2-6: Các thông số của mạng SFN loại 3 ..................................................... 59
Bảng 2-7: Các thông số của mạng SFN loại 4 ..................................................... 60
Bảng 2-8: Thông số xác định môi trường truyền sóng ........................................ 65
Bảng 2-9: Vị trí các trạm phát sóng cao trên 100m tại Hà Nội ........................... 70
Bảng 2-10: Giá trị cường độ trường trung bình nhỏ nhất tần số 770Mhz ........... 71
Bảng 2-11: Giá trị tỷ số sóng mang trên tạp âm C/N ........................................... 72
Bảng 2-12: Kết quả đo cường độ trường ............................................................. 78
Bảng 3-1: Bộ thông số kỹ thuật mạng SFN DVB-T2 của AVG .......................... 81


D/A
DTV
MIP
GPS
ARIB

Single Frequency Network
High Definition Television
Standard Definition Television
National Television System Committee
Advanced Television System Committee
Digital Broadcasting Expert Group
Integrated Service Didital Broadcasting – Terrestrial
The Digital Video Broadcasting project
Digital Video Broadcasting – Terrestrial
Digital Video Broadcasting – Second Generation Terrestrial
Fixed Recception
Portable Outdoor Reception
Portable Indoor Reception
Mobile Reception
Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Moving Picture Experts Group
Forward Error Correction
Quadrature Amplitude Modulation
International Telecommunication Union
Analog to Digital converter
Digital to Analog converter
Digital Television
Megaframe Initialization Packet

11/11/2011 với 55 kênh truyền hình trong đó có 8 kênh truyền hình độ nét cao.

8


Mục đích nghiên cứu
Luận văn đưa ra cái nhìn tổng quát về lý thuyết mạng đơn tần, phân tích
những ưu, nhược điểm của nó, từ đó đưa ra luận điểm chứng minh sự ra đời và
triển khai thực tế mạng đơn tần là tất yếu. Tuy nhiên việc thiết lập mạng đơn tần
là khá phức tạp, đòi hỏi phải có phương án quy hoạch tối ưu, chúng ta có thể lựa
chọn nhiều cấu hình hệ thống khác nhau tùy thuộc vào mục đích của nhà từng
nhà mạng. Ngoài ra, chúng ta có thể tính toán và dự đoán được can nhiễu (nếu
có) trong và ngoài mạng đơn tần.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là công nghệ mạng đơn tần SFN, việc
quy hoạch mạng phát sóng truyền hình đơn tần theo các tiêu chuẩn và áp dụng
triển khai vào thực tế
Phạm vi nghiên cứu của luận văn tập trung vào việc nghiên cứu, quy
hoạch mạng phát sóng truyền hình đơn tần, từ đó áp dụng vào triển khai thực tiễn
Phương pháp nghiên cứu
Việc nghiên cứu dựa trên các tiêu chuẩn của các tổ chức quốc tế (ITU,
DVB…), các bài báo, tạp chí công nghệ trong và ngoài nước. Ngoài ra, phương
pháp nghiên cứu còn dựa trên các kết quả tính toán và đo kiểm thực tế của Công
ty Cổ phần Nghe Nhìn Toàn cầu (AVG).
Tóm tắt luận văn
Bài luận văn bao được phân chia làm 3 chương chính
Chương 1: Tổng quan về truyền hình số và mạng đơn tần

9


thành cảm ơn PGS.TS Đào Ngọc Chiến đã giúp tôi hoàn thành cuốn luận văn
này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Ngày 04, tháng 01, năm 2014
Học viên
Ngô Tuấn Anh

11


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ VÀ MẠNG ĐƠN TẦN

1.1.

Giới thiệu về hệ thống truyền hình số
Công nghệ truyền hình số có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với công nghệ

truyền hình tương tự như: khả năng sử dụng hiệu quả phổ tần, truyền dẫn phát
sóng được nhiều chương trình trên một kênh, có khả năng phát hiện và sửa lỗi,
khắc phục được những ưu điểm thường thấy trong truyền hình tương tự, có khả
năng tương thích với nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cũng như khả năng phát
sóng các chương trình truyền hình độ phân giải cao HDTV v.v. Việc truyền dẫn
tín hiệu truyền hình số được thực hiện thông qua cáp đồng trục, cáp quang, vệ
tinh hay truyền hình số mặt đất.
Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình số như hình 1-1
Đầu vào của thiết bị truyền hình số sẽ nhận tín hiệu truyền hình tương tự.
Trong thiết bị mã hóa (biến đổi A/D) tín hiệu truyền hình analog sẽ được biến
đổi thành tín hiệu truyền hình số

Hình 1-1: Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình số

1.3.

Các tiêu chuẩn truyền hình số
Hiện tại trên thế giới chủ yếu sử dụng 3 tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số

là : ATSC, DiBEG (ISDB-T), DVB-T

13


1.3.1. ATSC (Advanced Television System Committee)

Từ đầu năm 1990, ở Mỹ đã xuất hiện 4 tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất
có độ phân giải cao (HDTV) được các tổ chức, các nhóm nghiên cứu khác nhau
đề xuất.Năm 1993, sau nhiều cuộc thử nghiệm, Uỷ ban Tư ấn về dịch vụ truyền
hình tiên tiến (ACATS – Advisory Committee on Advance Television Service )
đã thuyết phục các nhóm nghiên cứu chọn lọc những điểm mạnh của mỗi tiêu
chuẩn, kết hợp lại để tạo nên một tiệu chuẩn duy nhất.
Năm 1995, Ủy ban Tư vấn ACATS đã chính thức trình lên tổ chức
Fcc khuyến cáo về tiêu chuẩntruyền hình độ phân giải cao số hóa (Digital
HDTV) của Mỹ với tên “The Grand Alliance”. Đó làkết quả của sự cạnh tranh
và sau đó là sự tập trung trí tuệ của 7 tổ chức, công ty lớn.
Năm 1996 FCC đã chấp nhận tiêu chuẩn truyền hình số DTV của
Mỹ dực trên tiêu chuẩn gói dữ liệu quốc tế 188 byte Mpeg-2. Các chỉ tiêu
kỹ thuật cụ thể được quy định bởi Ủy ban các dịch vụ truyền hình tiên tiến
(ATSC –Advanced Television System Committee).ATSC cho phép 36 chuẩn
Video từ HDTV (High Definition Television ) đến các dạng thức Video tiêu
chuẩn SDTV khác (Standard Definition Television) với các phương thức quét
(xen kẽ, liên tục) và các tỷ lệ khuôn hình khác nhau.
Tiêu chuẩn ATSC DTV được biết đến là một hệ thống dự định dùng để

các mã truyền dẫn bởi vì sự suy hao trong qua trình truyền dẫn sẽ gây lỗi tín
hiệu truyền dẫn.
 Điều chế là đem các thông tin trong dòng dữ liệu số điều chế lên thành tín
hiệu truyền dẫn, gồm hai loại điều chế:
o Chế độ phát quảng bá mặt đất (8-VSB)

15


o Chế độ truyền dữ liệu qua cáp tốc độ cao(16-VSB)

Hình 1-2: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số
1.3.2. DiBEG (Digital Broadcasting Expert Group)
Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DiBEG của Nhật còn được gọi là
tiêu chuẩn ISDB-T hoặc ARIB. DiBEG sử dụng kỹ thuật ghép kênh đoạn dải
tần BST-OFDM (Band Segmented OFDM) và cho phép sử dụng các phương
thức điều chế tín hiệu số khác nhau đối với từng đoạn (Segment) dữ liệu như :
QPSK, DQPSK, 16-QAM và 64-QAM. Tín hiệu truyền đi được tổ chức thành 13
khối (OFDM), mỗi khối có dải phổ 432 KHz với các tín hiệu chỉ thị và các thông
số truyền dẫn như : loại điều chế, các loại mã hiệu chỉnh lỗi được sử dụng trong
từng khối…

16


Hình 1-3: OFDM phân chia dải tần (Band Segmented OFDM)
ISDB-T cho phép hệ thống có dải phổ 5,6 MHz và 432 KHz. Trong môi trường
một kênh truyền hình 6 MHz có thể sử dụng ba loại máy thu :
 5,6 MHz với bộ giải điều chế OFDM và màn hình HDTV để thu loại mọi
hình dịch vụ.

thông 7,61 MHz và khoảng thời gian symbol hiệu dụng T u = 224 µs) và mode
8K cho SFNs ( tương ứng với 6817 sóng mang phụ trong dải thông 7,61 MHz và
khoảng thời gian symbol hiệu dụng T u = 86 µs).

18


Mỗi sóng mang được điều chế theo lược đồ am-QAM (4, 16 hay 32
QAM). Điều chế COFDM bản chất làfading tần số chọn, khi mỗi sóng mang
được điều chế ở tốc độ bit trung bình ( tốc độ symbol vào khoảng 1 Kbaud hay 4
Kbaud tương ứng với mode 2K hay 8K) và khoảng thời gian rất dài so với thời
gian đáp ứng thay đổi kênh. Do đó mỗi sóng mang phụ chiếm một dải tần hẹp
trong đó đáp ứng tần số kênh là phẳng cục bộ không mã viterbi với cụm lỗi tới
từ các sóng mangkhông tin cậy gần kề, làm suy giảm do nhiễu băng hẹp.
Mô tả Hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất :

Hình 1-5: Cấu trúc hệ thống truyền hình số mặt đất
Quá trình phát sóng truyền hình trên mặt đất bao gồm những thành phần sau:
Tín hiệu Video/ Audio nguồn:
 Tín hiệu nguồn là tín hiệu số hay tương tự được biến đổi thành các dữ liệu
số. Các chuẩn tín hiệu số được định dạng sao cho tương thích với hệ
thống mã hoá
 Tín hiệu Video có tốc độ bit rất lớn, chẳng hạn chuẩn CCIR 601 thì tốc độ
bit lên đến 270Mbps. Để các kênh truyền hình quảng bá có độ rộng 8MHz
có thể đáp ứng cho việc truyền tín hiệu số, cần phải giảm tốc độ bit bằng
cách nén tín hiệu Video.

19




DVB-T2 là thành quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học thuộc tổ chức DVBDigital Video Broadcasting trong suốt các năm (2006-2009). DVB-T2 cho phép
tăng dung lượng dữ liệu trên kênh truyền hình (30 - 50%) và độ tin cậy trong môi
trường truyền sóng trên mặt đất.
 Nước đi tiên phong trong việc triển khai DVB-T2 là Anh vào tháng 3 năm
2010. Hầu hết các loại đầu thu DVB-T2 hay Tivi có tích hợp bộ thu đã
được bán ở Anh, và giá cước phí đã giảm xuống dưới 30 Bảng/năm.
 Cuối năm 2010 đầu năm 2011 DVB-T2 lần lượt được triển khai tại các
nước Italy, Thụy Điển, và phần Lan. Tất cả sẽ được triển khai toàn quốc
trong thời gian ngắn.
Tính đến tháng 8/2011 tình hình triển khai DVB-T2 trên thế giới như sau:
Các nước đã triển

Các nước đang thử

khai

nghiệm

Các nước đã thông qua

Anh

Belarus

Áo

Angola

Italy


Nga

Singapore

Malawi

Thụy Sỹ

Slovakia

Mauritius

Thái Lan

Nam Phi

Mozambique

Srilanca

Namibia

Ukraina

Seychelles

21



Dựa theo bảng thông số kỹ thuật, chúng ta sẽ phân tích các điểm khác
nhau giữa hai tiêu chuẩn DVB-T và DVB-T2
Thông số

DVB-T

DVB-T2

FEC

Mã chập, Reed Solomon

LDPC, BCH

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

1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6

QPSK, 16QAM, 64QAM

QPSK, 16QAM, 64QAM,

Điều chế

256QAM
Đồ thị chòm sao

Standard

Standard, Rotation


24Mbit/s

40Mbit/s

29Mbit/s

47,8Mbit/s

16,7 dB

8,9 dB

chuẩn
Tốc độ dữ liệu tối
đa
Mức C/N tối thiểu

Bảng 1-2: So sánh DVB-T và DVB-T2
Nhìn vào bảng 1-2 ta sẽ so sánh sự khác nhau giữa DVB-T và DVB-T2 như sau:
a) FEC: Việc cải tiến mã FEC của DVB-T2 được coi là một trong những nhân
tố chính giúp gia tăng dung lượng đáng kể so với DVB-T. Đặc tính kỹ
thuật DVB-T2 dùng mã LDPC (Low-density parity-check) kết hợp với
BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquengham) để bảo vệ chống lại các mức nhiễu
cao

và

sự