Giáo án truyền hình số

thùc tÕ trong miÒn tÇn sè 3.2.3. L­îng tö ho¸ Tõng mÉu cña tÝn hiÖu t­¬ng tù ®­îc Ên ®Þnh cho mét gi¸ trÞ m· sè nhÞ ph©n nhê bé l­îng tö ho¸. Ta cã mét sè nhËn xÐt nh­ sau: Vïng gi¸ trÞ nhÞ ph©n ®­îc miªu t¶ kh«ng ®èi xøng víi c¸c chuyÓn dÞch d­¬ng vµ ©m cña tÝn hiÖu audio gèc… TÝn hiÖu audio t­¬ng tù cã biªn ®é thÊp ®­îc l­îng tö ho¸ víi rÊt Ýt c¸c møc rêi r¹c, ®iÒu nµy g©y lªn lçi l­îng tö cña c¸c tÝn hiÖu vµo møc thÊp. V× vËy, ®Ó gi¶m ®é lín cña lçi l­îng tö ta cã thÓ t¨ng møc rêi r¹c hoÆc lµ t¨ng tÇn sè lÊy mÉu. NÕu biªn ®é tÝn hiÖu audio t­¬ng tù v­ît qua vïng l­îng tö th× qóa tr×nh c¾t sè sÏ ®­îc thùc hiÖn. 3.2.4. M· ho¸ Mçi gi¸ trÞ nhÞ ph©n sau khi l­îng tö ho¸ ®­îc m· ho¸ theo mét cÊu tróc thÝch hîp ®Ó t¹o lªn cÊu tróc mÉu tÝn hiÖu phôc vô cho truyÒn dÉn vµ l­u tr÷. C¸c hÖ thèng m· ho¸ ®Òu sö dông ph­¬ng ph¸p sau: §iÒu chÕ xung m· (PCM). §iÒu chÕ xung réng (PWM). M· ho¸ vi sai (DPCM). M· ho¸ ®iÓm di ®éng (floating poin). PCM lµ hÖ thèng m· ho¸ tÝn hiÖu tiÕng ®­îc dïng phæ biÕn vµ réng r·i nhÊt nh­ng cã hiÖu qu¶ thÊp nhÊt. Toµn bé møc l­îng tö ®Òu cña PCM lµ cè ®Þnh vµ ®­îc tÝnh b×nh qu©n vïng biªn ®é tÝn hiÖu. §é ph©n gi¶i chÝnh x¸c cña mét hÖ thèng biÕn ®æi A/D x¸c ®Þnh sè møc l­îng tö s½n sµng ®Ó m· ho¸ biªn ®é tÝn hiÖu audio t­¬ng tù. 3.2.5. C¸c tÇn sè lÊy mÉu chuÈn HiÖn nay cã 3 tÇn sè lÊy mÉu th­êng ®­îc sö dông vµ ®­îc xem lµ c¸c tÇn sè tiªu chuÈn, ®ã lµ: 32 KHz: (tiªu chuÈn dïng trong truyÒn dÉn): TÝn hiÖu audio sè lÊy mÉu theo tiªu chuÈn nµy dïng ph¸t sãng trong b¨ng FM. 44,1 KHz (tiªu chuÈn ¸p dông cho c¸c kh¸ch hµng): Sö dông cho c¸c hÖ NTSC vµ PAL qua c¸c b¨ng video (VTRs) víi ®iÒu chÕ PCM nh»m l­u tr÷ vµ ph¸t tÝn hiÖu audio sè. 49 KHz (t¹o nguån, xö lý vµ trao ®æi vËt liÖu ch­ong tr×nh), ®©y lµ tiªu chuÈn thuËn tiÖn cho qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi A/D. Nã phï hîp ®­îc cho tÝn hiÖu audio t­¬ng tù cã ®é réng r¶i trªn 22 KHz. TÇn sè 49 KHz ®­îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ ghi ©m chuyªn dông trong studio chÊt l­îng cao cña khi ghi vµ khi ph¸t. 3.3. chuyÓn ®æi D/a 3.3.1. BiÕn ®æi D/A Trong bé biÕn ®æi D/A, c¸c tõ nhÞ ph©n lµ phÇn bï cña 2 tr­íc hÕt ®­îc gi¶i m· ®Ó t×m ra c¸c gi¸ trÞ nhÞ ph©n biÓu diÔn chóng. Sau ®ã c¸c gi¸ trÞ nhÞ ph©n ®­îc biÕn ®æi thµnh c¸c mÉu tÝn hiÖu audio nguyªn thuû cã biªn ®é lµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p thu ®­îc t­¬ng øng tõ c¸c gi¸ trÞ nhÞ ph©n. XÐt s¬ ®å bé biÕn ®æi D/A ®¬n gi¶n cã d¹ng sau: R 2R R 2R R 2R R 2R R 2R Nguån ®iÖn ¸p chuÈn MSB Bit 0 1 Tõ d÷ liÖu nhÞ ph©n (n bit) LSB Bit 1 bit 2 bit 3 bit 4 bit n-1 0 1 1 0 000 0 2R 2R - + R §iÖn ¸p ra V H×nh 3.7: BiÕn ®æi t­¬ng tù sè Mét bé biÕn ®æi D/A ®¬n gi¶n t¹o thµnh tõ c¸c ®iÖn trë chÝnh x¸c kÕt hîp víi nguån dßng ®iÖn t¹o ra tõ bé chuyÓn m¹ch theo xung nhÞp cña bé m· nhÞ ph©n. Khi ®ã cÇn ®iÒu khiÓn n bé chuyÓn m¹ch, t¹i c¸c vÞ trÝ on hay off cña chuyÓn m¹ch sè sÏ t­¬ng øng víi gi¸ trÞ 1 hay 0 cña tÝn hiÖu sè. C¸c vÞ trÝ chuyÓn m¹ch t¹o ra gi¸ trÞ ®iÖn ¸p tû lÖ víi träng l­îng bit trong tõ mÉu. TÝn hiÓu ra cña bé biÕn ®æi D/A cã d¹ng sãng h×nh sin. Trong s¬ ®å h×nh 5.15 ta cã c«ng thøc tæng qu¸t tÝnh gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Çu ra bé biÕn ®æi D/A (V) theo ®iÖn ¸p chuÈn (VRef) vµ gi¸ trÞ c¸c bit trong tõ m· ®Çu vµo: (3.5) Trong vÝ dô ®­a ra ta cã: (3.6) 3.3.2. Bé läc th«ng thÊp T¹i ®Çu ra bé läc th«ng thÊp (cßn gäi lµ bé läc t¸i t¹o), c¸c hµi bËc cao (trªn ffa/2) ®· bÞ lo¹i bá sau khi chóng xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh lÊy mÉu. Bé läc nµy còng ®­îc gäi lµ bé läc tr¸nh nhiÔu cho h×nh ¶nh, lo¹i bá c¸c thµnh phÇn tÇn cao trong trong tÝn hiÖu bËc thang t¹i ®Çu ra m¹ch lÊy l¹i mÉu. §Ó thÊy ®­îc vÞ trÝ vµ ho¹t ®éng cña bé läc th«ng thÊp ta xem sÐt s¬ ®å ho¹t ®éng cña bé m· ho¸ vµ gi¶i m· PCM. XXX Läc tr¸nh chång phæ TÝn hiÖu audio t­¬ng tù LÊy mÉu L­îng tö ho¸ M· ho¸ Gi¶i m· Kh«i phôc mÉu Läc vµ bï mÐo TÝn hiÖu PCM TÝn hiÖu PCM TÝn hiÖu audio t­¬ng tù H×nh 3.8: M· ho¸ vµ gi¶i m· PCM 3.3.3. Nh÷ng h¹n chÕ cña c¸c bé biÕn ®æi A/D vµ D/A Sù tÝch luü c¸c lçi n¶y sinh khi qua c¸c bé A/D vµ D/A nhiÒu lÇn t¹i c¸c møc tÝn hiÖu ®Æc tr­ng hay t¹i c¸c nhãm tÇn sè nµo ®ã sÏ lµm cho tÝn hiÖu audio bÞ suy gi¶m. C¸c lçi nµy bao gåm: Lçi do bé läc th«ng thÊp: X¶y ra hiÖn t­îng trÔ nhãm khi mét nhãm tÇn sè bÞ trÔ h¬n so víi c¸c nhãm kh¸c trong phæ tÝn hiÖu. KÕt qu¶ lµ g©y mÐo tÝn hiÖu audio t­¬ng tù khi t¸i t¹o. Lçi do bé biÕn ®æi: Sai sãt trong c¸c gi¸ trÞ l­îng tö ho¸ sinh ra khi tÇn sè cña ®ång hå lÊy mÉu biÕn ®æi vµ kÕt qu¶ lµ vÞ trÝ thêi gian lÊy mÉu bÞ sai lÖch. C¸c bé biÕn ®æi A/D vµ D/A lµ c¸c phÇn tö phi tuyÕn còng g©y ra c¸c hiÖu øng t­¬ng tù. 3.4. Kh¸i niÖm c¬ së vÒ nÐn audio. 3.4.1. Më ®Çu Qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ PCM ®· t¹o ra dßng tÝn hiÖu audio sè, ®­îc sö dông trong truyÒn h×nh, c¸c hÖ thèng ®a truyÒn th«ng vµ c¸c øng dông kh¸c. §Ó duy tr× chÊt l­îng ©m thanh khi truyÒn trªn mét kªnh truyÒn dÉn b×nh th­êng, mét ph­¬ng ph¸p ®­a ra lµ nÐn dßng sè liÖu audio sè. C¸c hÖ thèng nÐn tÝn hiÖu ©m thanh dùa trªn c¸c ®Æc tÝnh sinh lý ©m thanh còng nh­ giíi h¹n vÒ thÝnh gi¸c cña con ng­êi nh»m lo¹i bá c¸c thµnh phÇn th«ng tin d­ thõa trong c¸c tÝn hiÖu audio. HÖ thèng thÝnh gi¸c con ng­êi (HAS) ho¹t ®éng nh­ mét bé ph©n tÝch phæ, phÇn phæ vµ ©m thanh nghe ®­îc ®éc lËp sau khi qua bé läc th«ng gi¶i gäi lµ c¸c d¶i b¨ng chuÈn. Khi tÝn hiÖu audio ®­îc t¹o ra tõ c¸c tÇn sè gÇn nhau th× hÖ thèng HAS tæ hîp chóng thµnh c¸c nhãm t­¬ng ®­¬ng víi cïng mét møc n¨ng l­îng. §é nh¹y cña hÖ thèng HAS gi¶m ®i t¹i c¸c tÇn sè thÊp vµ cao. Cã thÓ thÊy r»ng, t¹i c¸c møc ©m l­îng thÊp, møc ®é thay ®æi ®é nh¹y cña HAS lµ rÊt quan träng vµ nã gi¶m ®i t¹i c¸c møc ©m l­îng cao. 3.4.2. Kü thuËt nÐn sè liÖu audio C¸c kü thuËt m· ho¸ nguån ®­îc dïng ®Ó lo¹i bá ®é d­ thõa tÝn hiÖu audio vµ c¸c kü thuËt “che mÆt n¹ t©m sinh lý nghe” d­îc sö dông dïng ®Ó nhËn biÕt vµ ®Ó lo¹i bá c¸c thµnh phÇn kh«ng thÝch hîp. Cã 2 kü thuËt nÐn chñ yÕu sö dông hiÖn nay lµ: M· ho¸ dù ®o¸n tr­íc trong miÒn thêi gian. Sö dông viÖc m· ho¸ kh¸c nhau ®èi víi c¸c thµnh phÇn kh¸c nhau cña c¸c mÉu liªn tiÕp mµ cã thÓ kh«i phôc ®­îc. M· ho¸ chuyÓn ®æi trong miÒn tÇn sè Kü thuËt nµy sö dông c¸c khèi block cña c¸c mÉu audio ra tõ bé PCM ®Òu ®Ó truyÒn tõ miÒn thêi gian sang miÒn tÇn sè nh÷ng d¶i b¨ng kh¸c nhau. a. NÐn kh«ng tæn hao. NÐn kh«ng tæn hao cho phÐp kh«i phôc l¹i dßng bit nh÷ng th«ng tin ban ®Çu sau bé gi¶i nÐn mµ kh«ng g©y tæn hao. HÖ thèng nµy lo¹i bá ®é d­ thõa thèng kª, nh÷ng th«ng tin tån t¹i trong tÝn hiÖu audio cã thÓ dù b¸o tr­íc tõ c¸c mÉu tr­íc ®ã. Bé nÐn sè liÖu kh«ng tæn hao cho c¸c tû sè nÐn thÊp. Tû sè nÐn tèt nhÊt ®¹t ®­îc lµ 2:1 vµ phô thuéc vµo sù phøc t¹p cña tÝn hiÖu audio nguån. NÐn kh«ng tæn hao sö dông kü thuËt m· dù ®o¸n tr­íc trong miÒn thêi gian bao gåm: ThuËt to¸n vi sai: C¸c tÝn hiÖu ©m thanh cã ®Æc tÝnh lµ lÆp ®i lÆp l¹i, v× vËy sÏ xuÊt hiÖn l­îng d­ thõa sè liÖu lín, ngoµi ra cßn cã c¸c d­ thõa nh­ c¸c tÝn hiÖu ©m thanh kh«ng liªn quan ®Õn c¶m gi¸c cña con ng­êi. Nh÷ng th«ng tin lÆp ®i lÆp l¹i sÏ ®­îc lo¹i bá trong qu¸ tr×nh m· ho¸ vµ ®­a l¹i vµo trong qu¸ tr×nh gi¶i m· cuèi cïng. Qu¸ tr×nh nµy th­êng sö dông kü thuËt DPCM. C¸c tÝn hiÖu audio ®Çu tiªn ®­îc ph©n tÝch thµnh c¸c d¶i b¨ng con bao gåm mét sè l­îng c¸c ©m thanh rêi r¹c. Sau ®ã, DPCM ®­îc sö dông ®Ó dù b¸o tr­íc c¸c tÝn hiÖu lÆp l¹i theo mét chu kú. C¸c m· entropy: TËn dông ®é d­ thõa trong c¸ch miªu t¶ cña c¸c hÖ sè b¨ng con ®· l­îng tö ho¸ nh»m c¶i thiÖn tÝnh hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh m· ho¸. C¸c hÖ sè l­îng tö nµy ®­îc göi ®i theo sù t¨ng dÇn cña tÇn sè, kÕt qña lµ chóng cã gi¸ trÞ lín t¹i c¸c tÇn sè thÊp vµ t¹i c¸c tÇn sè cao chóng cã hÖ sè nhá hoÆc b»ng 0. b. NÐn tÝn hiÖu cã tæn hao NÐn cã tæn hao ®­îc thùc hiÖn bëi sù kÕt hîp bëi 2 hay nhiÒu h¬n c¸c c«ng nghÖ xö lý mµ nã lîi dông ®Æc tÝnh cña hÖ thèng HAS lµ kh«ng thÓ ph©n bÞªt ®­îc c¸c thµnh phÇn phæ cã biªn ®é nhá gi÷a c¸c thµnh phÇn phæ cã biªn ®é lín. NÐn cã tæn hao cã thÓ cho hÖ sè nÐn tõ 2:1 ®Õn 20:1. C¸c hÖ thèng nÐn sè liÖu cã tæn hao sö dông c«ng nghÖ m· ho¸ tri gi¸c. Nguyªn lý c¬ b¶n cña nã lµ lo¹i bá c¸c thµnh phÇn d­ thõa trong tÝn hiÖu audio b»ng c¸ch bá ®i c¸c tÝn hiÖu n»m d­íi ®­êng cong ng­ìng ©m, ®iÒu nµy gi¶i thÝch t¹i sao ng­êi ta gäi c¸c hÖ thèng nÐn sè liÖu cã tæn hao lµ mÊt c¸c thµnh phÇn ©m. NÐn lµm mÊt c¸c thµnh phÇn ©m ®­îc kÕt hîp tõ c¸c kü thuËt nh­ sau: Kü thuËt “masking - che” ®èi víi c¸c thµnh phÇn tÝn hiÖu trong miÒn thêi gian vµ miÒn tÇn sè. Tû lÖ signal/mask ®­îc sö dông ®Ó x¸c ®Þnh sè bit cho qu¸ tr×nh l­îng tö ho¸ mçi b¨ng víi môc ®Ých gi¶m thiÓu kh¶ n¨ng nghe thÊy cña ©m thanh. ChÆn møc t¹p ©m l­îng tö cho tõng ©m ®é cña tÝn hiÖu ©m thanh b»ng c¸ch chØ ®Þnh sè bit võa ®ñ ®Ó ch¾c ch¾n r»ng møc nhiÔu l­îng tö lu«n n»m d­íi møc gi¸ trÞ cÇn chÆn. T¹i nh÷ng tÇn sè gÇn víi tÇn sè tÝn hiÖu ©m thanh th× tû sè tÝn hiÖu/t¹p ©m SNR cã thÓ chÊp nhËn ®­îc lµ tõ 20 ®Õn 30 dB, t­¬ng ®­¬ng víi ®é ph©n tÝch tõ 4 ®Õn 5 bit. M· ho¸ nèi: C«ng nghÖ nµy khai th¸c sù d­ thõa trong hÖ thèng audio ®a kªnh, ng­êi ta thÊy r»ng cã rÊt nhiÒu c¸c phÇn sè liÖu ë trong c¸c kªnh lµ gièng nhau, do ®ã ng­êi ta cã thÓ nÐn sè liÖu b»ng c¸ch m· ho¸ mét phÇn sè liÖu chung ®ã trªn mét kªnh vµ chØ ®Þnh cho bé gi¶i m· lÆp l¹i tÝn hiÖu ®ã trªn c¸c kªnh cßn l¹i. 3.5. NÐn tÝn hiÖu audio theo chuÈn MPEG Giíi thiÖu: HiÖn nay, trªn thÕ giíi tån t¹i nhiÒu hÖ ©m thanh dïng trong truyÒn h×nh nh­: A-2 (Two audio) t­¬ng tù, hÖ NICAM sè, hÖ MUSICSAM sè, hÖ AC-3 (Audio coding 3) sè cã nÐn. HÖ A-2: Dïng 2 t¶i tÇn tiÕng FM, ®èi víi hÖ thèng stereo, t¶i tÇn c¬ b¶n cã tÇn sè 5,5 MHz ®­îc ®iÒu chÕ b»ng tÝn hiÖu mono (L+P)/2, (L- kªnh tr¸i, P- kªnh ph¶i) vµ t¶i tÇn phô cã tÇn sè 5,742 MHz (hÖ PAL B/G) ®iÒu chÕ víi tÝn hiÖu kªnh ph¶i P/2. N¨m 1999, víi tiªu chuÈn SCN 367523, hÖ A-2 ®­îc sö dông cho hÖ truyÒn h×nh SECAM víi t¶i tÇn c¬ b¶n lµ 6,5 MHz, t¶i tÇn phô lµ 6,2579125 MHz. HÖ NICAM sè: Sö dông trong truyÒn h×nh t­¬ng tù ph¸t sãng trªn mÆt ®Êt. HÖ MUSICAM sè: §©y lµ hÖ ©m thanh sè dïng tiªu chuÈn nÐn MPEG. AC- 3 sè (Audio coding) cã nÐn dïng trong truyÒn h×nh cã ®é ph©n gi¶i cao HDTV/ATV ë Mü tõ n¨m 1994. C¸c dßng d÷ kiÖn c¬ b¶n cña AC- 3 lµ mét MPEG- 2 Multiplex. 3.5.1. ChuÈn nÐn MPEG-1 Tiªu chuÈn MPEG-1®­îc ph¸t triÓn (1991) chñ yÕu dïng ®Ó “M· ho¸ ¶nh ®éng vµ tÝn hiÖu audio kÌm theo cho l­u tr÷ víi tèc ®é kho¶ng 1,5 Mbit/s”. ChuÈn nÐn MPEG-1 dùa trªn nguyªn lý nÐn tÝn hiÖu audio cña tiªu chuÈn MPEG. C¸c h×nh vÏ sau ®©y m« t¶ cÊu tróc c¬ së cña bé m· ho¸ vµ gi¶i m· MPEG tÝn hiÖu audio. ChuyÓn ®æi tõ miÒn thêi gian sang miÒn tÇn sè M· ho¸ nèi Bé chØ ®Þnh +L­îng tö ho¸ +M· ho¸ Bé ®Öm khung sè liÖu M« h×nh t©m sinh lý nghe C¸c mÉu audio PCM @32/44, 1/48KHz Dßng bit m· ho¸ Sè liÖu phô H×nh 3.9: CÊu tróc c¬ së cña bé m· ho¸ MPEG tÝn hiÖu audio ChuyÓn ®æi tõ miÒn tÇn sè sang miÒn thêi gian T¸i t¹o C¸c mÉu audio PCM @32/44, 1/48KHz Dßng bit m· ho¸ Sè liÖu phô H×nh 3.10: CÊu tróc c¬ së cña bé gi¶i m· MPEG tÝn hiÖu audio Khung kh«ng ®ãng gãi - TÇn sè lÊy mÉu: Sö dông tÇn sè lÊy mÉu cña CD- DA (Compact Disc Digital Audio) vµ DAT (Digital Audio Tape). Bªn c¹nh c¸c tÇn sè lÊy mÉu nµy, MPEG cßn sö dông c¸c tÇn sè 44,1 MHz, 49 KHz, 32 KHz ®Ó lÊy mÉu, vµ tÊt c¶ ®Òu sö dông 16 bits. ThuËt to¸n nÐn tÝn hiÖu Audio MPEG bao gåm 3 b­íc: 1, TÝn hiÖu Audio ®­îc chuyÓn vÒ miÒn tÇn sè vµ toµn bé d¶i phæ cña nã ®­îc chia thµnh 32 b¨ng con. Läc b¨ng con: Phæ tÝn hiÖu ®­îc chia thµnh c¸c b¨ng con cã ®é réng d¶i th«ng b»ng nhau (32 b¨ng con trong møc I vµ II chuÈn MPEG). Nã t­¬ng tù nh­ qu¸ tr×nh ph©n tÝch tÇn sè cña HAS, chia phæ tÝn hiÖu Audio thµnh c¸c b¨ng tíi h¹n, ®é réng cña c¸c b¨ng tíi h¹n cã thÓ thay ®æi. D­íi 500 Hz, ®é réng d¶i b¨ng lµ 100 Hz vµ nã t¨ng tíi vµi KHz khi tÇn sè trªn 10 KHz. D­íi 500 Hz, mét b¨ng con cã tíi vµi b¨ng tíi h¹n. 2, Víi mçi b¨ng con, ng­êi ta x¸c ®Þnh møc biªn ®é tÝn hiÖu vµ møc nhiÔu b»ng “M« h×nh t©m sinh lý nghe – Psychoacaustic model”. §©y lµ thµnh phÇn chÝnh cña bé m· ho¸ MPEG Audio vµ chøc n¨ng cña nã lµ ph©n tÝch tÝn hiÖu vµo. M« h×nh nµy x¸c ®Þnh tû lÖ signal-mask cho mçi b¨ng sö dông ®Ó x¸c ®Þnh sè bit cho qu¸ tr×nh l­îng tö ho¸ mçi b¨ng víi môc ®Ých tèi thiÓu kh¶ n¨ng nghe thÊy cña ©m thanh. 3, Cuèi cïng lµ mçi b¨ng con ®ã ®­îc l­îng tö ho¸ th«ng qua l­îng tö c¸c thµnh phÇn nghe thÊy trong mçi b¨ng. Nã ®i kÌm víi m· Huffman ®Ó m· ho¸ c¸c gi¸ trÞ phæ tÝn hiÖu vµ cho nÐn sè liÖu tèt h¬n vµ ®Þnh d¹ng sè liÖu. Bé chØ ®Þnh, dïng ®Ó ®¸nh gi¸ ng­ìng møc chÆn vµ chØ ®Þnh c¸c bit trªn phÇn c¬ b¶n cña n¨ng l­îng phæ tÝn hiÖu audio vµ chÕ ®é “M« h×nh t©m sinh lý nghe” (HAS). HÖ sè tû lÖ cña khèi ®­îc truyÒn trong dßng sè liÖu vµ ®­îc sö dông t¹i bé gi¶i m· ®Ó t¹o l¹i c¸c gi¸ trÞ sè liÖu trong khèi. Ng­îc l¹i, bªn gi¶i m· sÏ gi¶i m· entropy sau ®ã t¸i t¹o l¹i gi¸ trÞ cña b¨ng ®· l­îng tö ho¸ vµ chuyÓn c¸c gi¸ trÞ cña b¨ng nµy thµnh tÇn sè tÝn hiÖu audio. ChuÈn MPEG ¸p dông víi audio ®­a ra 3 møc nÐn: Møc 1 ®¹i diÖn cho thuËt to¸n nÐn c¬ b¶n víi tèc ®é bit lín nhÊt 449 Kbits/s, møc II vµ III lµ nh÷ng møc më réng cña møc I vµ tèc ®é bit cña chóng ®¹t ®­îc 394 Kbits/s vµ 320 Kbits/s. Tuy nhiªn nÕu chóng ta ®¹t ®­îc tû lÖ nÐn cao th× chi phÝ còng t¨ng theo cho c¸c bé m· ho¸ vµ gi¶i m·. Ba møc riªng biÖt trong tiªu chuÈn MPEG audio nµy phô thuéc trong tõng chÕ ®é víi c¸c øng dông kh¸c nhau: Møc I: Dïng trong c¸c thiÕt bÞ d©n dông. Møc II: Dïng trong c¸c thiÕt bÞ chuyªn dông vµ Multimedia. Møc III: Dïng trong c¸c hÖ thèng m· ho¸ tiÕng nãi 64 Kbit/s vµ thÊp h¬n, dïng m· ho¸ chÊt l­îng cao cho tÝn hiÖu ©m nh¹c. Møc I ®­îc t¹o ra tõ c¸c thuËt to¸n c¬ b¶n trong khi møc II vµ møc III lµ sù kÕt hîp gi÷a c¸c møc I. S¬ ®å khèi cña bé m· hãa audio: Bé läc b¨ng (32 b¨ng con) Bé ®Õm L­îng tö ho¸ Bé ghÐp sè liÖu 512 hoÆc 1024 mÉu Ng­ìng masking M· ho¸+ Bit chØ ®Þnh+ HÖ sè tû lÖ Sè liÖu phô 0 1 2 n 31 Sè liÖu vµo 0 1 2 n 31 0 1 2 n 31 Dßng bit m· ho¸ H×nh 3.11: S¬ ®å khèi bé m· ho¸ Audio MPEG §Æc ®iÓm cña møc I: Møc I cã mét sè tÝnh chÊt nh­ sau: Tèc ®é dßng sè liÖu tõ 32 ®Õn 449 Kbit/s (tæng céng). TÝn hiÖu vµo chia thµnh c¸c khung bao gåm 394 mÉu trªn mét kªnh. Chu kú khung lµ 9 ms cho kªnh 49 KHz (12´32´20,93ms = 9ms). 32 b¨ng con cã ®é réng b»ng nhau t¹o ra tõ c¸c khèi block gåm 12 mÉu (32´12 = 394 mÉu). HÖ sè tû lÖ 6 bit trªn mét b¨ng (d¶i ®éng ©m thanh lµ 120 dB), hÖ sè tû lÖ kh¸c nhau cho mçi b¨ng. Ph©n phèi bit theo ph­¬ng thøc thÝch øng tr­íc. Mçi mÉu b¨ng con ®­îc l­îng tö ho¸ mét c¸ch chÝnh x¸c b»ng c¸ch tÝnh to¸n ph©n bè c¸c bit. Sö dông cho c¸c kªnh ®¬n hay ®a kªnh stereo. §¸p øng ®­îc c¸c øng dông cña ng­êi sö dông, nh­ ghi hay sö dông studio bëi v× kÝch cì cña mét khung chØ lµ 9 ms. §Æc ®iÓm cña líp II MPEG II audio ®· c¶i thiÖn ph­¬ng thøc ho¹t ®éng cña møc I cho phÐp nÐn tèt h¬n, môc ®Ých ®¹t ®­îc tèc ®é tíi 129 Kbit/s. C¸c ®Æc tÝnh quan träng lµ: §¹t ®­îc tèc ®é dßng sè liÖu tõ 32 ®Õn 394 Kbit/s (tæng céng). TÝn hiÖu vµo chia thµnh c¸c khung bao chøa 1152 mÉu trªn mét kªnh. Chu kú khung lµ 24 ms cho kªnh 49 KHz (394´3´20,93ms = 24 ms). 32 b¨ng con cã ®é réng b»ng nhau t¹o ra tõ c¸c khèi block gåm 36 mÉu (32´36 = 1152 mÉu). HÖ sè tû lÖ 6 bit trªn mét b¨ng (d¶i ®éng ©m thanh lµ 120 dB), hÖ sè tû lÖ kh¸c nhau cho mçi b¨ng. Ph©n phèi bit theo ph­¬ng thøc thÝch øng tr­íc. Mçi mÉu b¨ng con ®­îc l­îng tö ho¸ mét c¸ch chÝnh x¸c b»ng c¸ch tÝnh to¸n ph©n bè c¸c bit. Sö dông cho c¸c kªnh ®¬n (mono) hay ®a kªnh stereo. Tiªu chuÈn nÐn Audio MPEG cã nhiÒu øng dông réng r·i trong chuyÓn ®æi ROM, DVB, DBS, Multimedia… §Æc ®iÓm møc III Møc III lµ líp cho tèc ®é dßng bit thÊp, môc ®Ých ®¹t tèc ®é tíi 64 Kbit/s. Chóng cã c¸c ®Æc tÝnh quan träng lµ: §¹t ®­îc tèc ®é dßng sè liÖu tõ 32 ®Õn 320 Kbit/s. TÝn hiÖu vµo chia thµnh c¸c khung chøa 1152 mÉu trªn mét kªnh. Chu kú khung lµ 24 ms cho kªnh 49 KHz (394´3´20,93ms = 24 ms). 32 b¨ng con cã ®é réng b»ng nhau ®­îc chia thµnh 19 MDCT (32´36 = 1152 mÉu). HÖ sè tû lÖ 6 bit trªn mét b¨ng (d¶i ®éng ©m thanh lµ 120 dB), hÖ sè tû lÖ kh¸c nhau cho mçi b¨ng sö dông lµm gi¶m c¸c møc l­îng tö vµ t¹p ©m l­îng tö. Ph©n phèi bit theo ph­¬ng thøc thÝch øng tr­íc. Sö dông m· VLC (Hufman) c¸c gi¸ trÞ l­îng tö. Sö dông cho c¸c kªnh ®¬n (mono) hay ®a kªnh stereo. Sö dông trong c¸c øng dông cÇn tèc ®é bit thÊp nh­ m¹ng ISDN, viÔn th«ng, ®­êng truyÒn vÖ tinh vµ ©m thanh chÊt l­îng cao qua m¹ng Internet. 3.5.2. ChuÈn nÐn MPEG-2 Tiªu chuÈn MPEG-2 (®­îc thµnh lËp n¨m 1994) lµ sù më réng cña tiªu chuÈn MPEG-1 ®· ®­îc thùc hiÖn nh»m ®¸p øng c¸c nhu cÇu cña c¸c øng dông míi nh­: Tiªu chuÈn MPEG -2 lµ ®a n¨ng, cho phÐp ®¹t chÊt l­îng cao, tèc ®é truyÒn sè liÖu nhanh vµ thiÕt bÞ phøc t¹p. ChÊt l­îng audio cã thÓ thay ®æi trong mét ph¹m vi réng tuú thuéc vµo tèc ®é dßng bit tõ thÊp ®Õn cao, tèc ®é sè liÖu tõ 32 ®Õn 1066 Kbit/s. Trong tiªu chuÈn MPEG-2 cã thªm c¸c tÇn sè lÊy mÉu míi (16; 22,05; 24 KHz). Nã ®­îc phÐp truyÒn b¨ng tÇn trong kho¶ng 7,5-11 KHz vµ cho chÊt l­îng cao khi tèc ®é dßng sè liÖu < 64 Kbit/s cho 1 kªnh. Kh¶ n¨ng øng dông ®a kªnh (tèc ®é bit trong ®a kªnh cã thÓ më réng tõ trªn 1 Mbit/s ®Õn tèc ®é cho chÊt l­îng cao). Nh÷ng sè liÖu nµy ®­îc göi trong kho¶ng trèng dµnh cho sè liÖu phô cña cÊu tróc khung sè liÖu audio MPEG-1. Tiªu chuÈn MPEG-2 ph¸t triÓn sau vµ t­¬ng thÝch víi tiªu chuÈn MPEG-1. Nh­ng bé gi¶i m· MPEG-1 chØ cã thÓ gi¶i m· ®­îc kªnh tr¸i vµ ph¶i cña dßng sè liÖu audio MPEG-2. TÊt cña c¸c líp MPEG-1, MPEG-2 ®Òu gièng nhau. 3.5.3. ¦u diÓm cña 2 tiªu chuÈn MPEG Dßng bit MPEG-1 cã thÓ më réng thµnh MPEG-2 mét c¸ch dÔ dµng. Tõ dßng bit MPEG, mçi bé gi¶i m· MPEG-1 cã thÓ t¸ch c¸c tÝn hiÖu Mono hoÆc c¸c tÝn hiÖu Stereo vµ c¸c tÝn hiÖu MPEG-2 cßn l¹i. Trong hÖ thèng MPEG cã thÓ truyÒn ®ång thêi (ngoµi c¸c tÝn hiÖu Audio) nhiÒu th«ng tin phô, vÝ dô th«ng tin vÒ RDS (Radio Date System = HÖ thèng lÞch cña ®µi), lêi c¸c bµi h¸t, th«ng tin vÒ c¸c lo¹i ch­¬ng tr×nh, th«ng tin fax hoÆc modem. Dßng sè liÖu phô cã thÓ thay ®æi trong qu¸ tr×nh ph¸t sãng. Nã cã thÓ liªn kÕt hai chiÒu gi÷a phÝa ph¸t vµ phÝa thu (t­¬ng t¸c). HÖ thèng t­¬ng t¸c cho phÐp thu ch­¬ng tr×nh riªng mµ m×nh yªu cÇu. MPEG-1 ®­îc dïng réng r·i víi kü thuËt chuyªn dông, vÝ dô truyÒn vµ ph©n phèi sè, Audio, chuyÓn ®æi- I, Multimedia, dùng kinh tÕ sè. Tiªu chuÈn MPEG ®­îc sö dông réng r·i trong nh÷ng n¨m tíi cho phÐp sö dông ph¸t thanh sè trªn mÆt ®Êt vµ qua vÖ tinh DAB (Digital Audio Broadcasting) vµ DVB cho truyÒn h×nh vÖ tinh, truyÒn h×nh c¸p vµ ph¸t sãng trªn mÆt ®Êt kü thuËt sè. 3.6. Tiªu chuÈn AC-3 trong hÖ thèng DTV 3.6.1. NÐn audio b»ng tiªu chuÈn AC-3 Trong hÖ thèng ATSC DTV sö dông bé nÐn audio sè AC-3 cã thÓ m· ho¸ tõ c¸c kªnh 1 ®Õn 5,1 cña nguån tÝn hiÖu audio t¹i ®Çu ra bé m· ho¸ PCM t¹o thµnh dßng bit nèi tiÕp, víi tèc ®é sè liÖu thay ®æi trong ph¹m vi 32 ®Õn 640 Kbit/s. Ta xÐt mét m« h×nh ®iÓn h×nh sö dông bé nÐn Audio theo chuÈn AC-3. Bé m· ho¸ AC-3 ThiÕt bÞ truyÒn dÉn TÝn hiÖu audio vµo Tr¸i Gi÷a Ph¶i Surround tr¸i Surround ph¶i HiÖu øng tÇn thÊp Bé m· ho¸ AC-3 Dßng bit m· ho¸ 384 Kbit/s TÝn hiÖu ®iÒu chÕ TruyÒn dÉn H×nh 3.12: øng dông cña tiªu chuÈn nÐn audio AC-3 trong hÖ thèng ph¸t sãng audio vÖ tinh. Bé m· ho¸ AC-3 ThiÕt bÞ thu TÝn hiÖu audio ra Tr¸i Gi÷a Ph¶i Surround tr¸i Surround ph¶i HiÖu øng tÇn thÊp Bé m· ho¸ AC-3 Dßng bit m· ho¸ 384 Kbit/s Thu tÝn hiÖu TÝn hiÖu ®iÒu chÕ H×nh 3.13: øng dông cña tiªu chuÈn nÐn audio AC-3 trong hÖ thèng ph¸t sãng audio vÖ tinh. Trong s¬ ®å trªn, mét ch­¬ng tr×nh audio sè kªnh 5,1 ®­îc t¹o thµnh tõ bé m· ho¸ PCM ®iÓn h×nh víi tèc ®é dßng bit trªn 5 Mbit/s (6 kªnh audio ´ 49 KHz ´ 19 bits = 5,194 Mbit/s). Sau khi qua bé m· ho¸ AC-3 thµnh dßng sè liÖu cã tèc ®é 394 Kbit/s. C¸c thiÕt bÞ truyÒn dÉn ®iÒu chÕ dßng bit nµy thµnh d¹ng sãng t¹i tÇn sè v« tuyÕn (RF), sau ®ã ®­îc ®­a ®Õn bé ph¸t ®¸p ph¸t sãng lªn vÖ tinh. Tæng c«ng suÊt vµ d¶i th«ng trong ®­êng truyÒn theo ®ã ®­îc gi¶m ®i theo hÖ sè nÐn 13 trong hÖ thèng nÐn AC-3. T¹i bªn thu, tÝn hiÖu ®­îc gi¶i ®iÒu chÕ ®Ó thu l¹i ®­îc dßng bit 394 Kbit/s, sau ®ã qua bé gi¶i m· AC-3. KÕt qña, ta thu ®­îc ch­¬ng tr×nh audio kªnh 5,1 gèc ®· ph¸t ®i bªn ph¸t. Bé nÐn audio sè ®­îc sö dông cho c¸c môc ®Ých thùc tÕ, n¬i c¸c môc ®Ých ®¹t ®­îc tõ viÖc gi¶m tæng thiÓu c¸c th«ng tin yªu cÇu ®Ó biÓu diÔn tÝn hiÖu audio. Cã 3 øng dông ®iÓn h×nh nh­ sau: Ph¸t sãng qu¶ng b¸ mÆt ®Êt tÝn hiÖu audio. Ph©n phèi tÝn hiÖu audio qua c¸p kim lo¹i hoÆc c¸p sîi quang. L­u tr÷ tÝn hiÖu audio b»ng tõ tÝnh, quang, chÊt b¸n dÉn hay b»ng c¸c ph­¬ng tiÖn l­u tr÷ kh¸c. 3.6.2. M· ho¸ ThuËt to¸n cña AC-3 cho phÐp ®¹t ®­îc ®é lîi m· cao (b»ng tû sè gi÷a tèc ®é bit t¹i ®Çu vµo trªn tèc ®é bit t¹i ®Çu ra cña bé m· ho¸) b»ng viÖc l­îng tö ho¸ th« tÝn hiÖu audio biÓu diÔn trong miÒn tÇn sè. S¬ ®å khèi cña qu¸ tr×nh nµy ®­îc chØ ra trªn h×nh 5.51. B­íc ®Çu tiªn trong chuçi m· ho¸ lµ chuyÓn ®æi tÝn hiÖu audio biÓu diÔn tõ chuçi c¸c mÉu PCM theo thêi gian thµnh chuçi c¸c khèi gåm nh÷ng hÖ sè tÇn sè. B­íc nµy ®­îc khèi läc b¨ng ph©n tÝch. C¸c khèi t­¬ng øng cña 512 mÉu trong miÒn thêi gian gèi lªn nhau ®­îc ghÐp l¹i bëi mét cöa sæ thêi gian vµ ®­îc biÕn ®æi sang miÒn tÇn sè. ChÝnh bëi c¸c khèi gèi lªn nhau mµ mçi mÉu PCM ®Çu vµo ®­îc biÓu diÔn trong hai khèi biÕn ®æi liªn tiÕp. Bé läc b¨ng ph©n tÝch Bé m· ho¸ h×nh bao phæ Bit chØ ®Þnh L­îng tö ho¸ phÇn ®Þnh trÞ §Þnh d¹ng khung AC-3 C¸c mÉu PCM P Çn ®Þnh trÞ Th« Gi¶i m· Gi¶i m· Bé läc b¨ng tæng hîp Sè mò H×nh bao phæ ®· m· ho¸ PhÇn ®Þnh trÞ ®· l­îng tö H×nh 3.14: Tæng qu¸t bé m· ho¸ tÝn hiÖu audio theo chuÈn AC-3 Khi tÝn hiÖu audio vµo ®· ®­îc biÓu diÔn trong miÒn tÇn sè, chóng cã thÓ bÞ tiªu hao ®i mét nöa, v× thÕ mçi khèi tæng céng cßn l¹i 256 hÖ sè tÇn sè. TËp hîp c¸c sè mò ®­îc m· ho¸ vµ biÓu diÔn thµnh d¹ng phæ tÝn hiÖu d­íi d¹ng th«, chóng lµ h×nh bao phæ tÝn hiÖu. H×nh bao phæ tÝn hiÖu ®­îc sö dông lµm phÇn chÝnh cña c¸c bit chØ ®Þnh th«ng th­êng, chóng x¸c ®Þnh c¸c bit nµo cã thÓ sö dông ®Ó m· ho¸ mçi phÇn ®Þnh trÞ riªng lÎ. H×nh bao phæ vµ c¸c gi¸ trÞ l­îng tö th« phÇn ®Þnh trÞ cña 6 khèi audio (1536 mÉu audio) ®­îc ®Þnh d¹ng thµnh mét khung AC-3. Dßng bit AC-3 lµ mét chuçi c¸c khung AC-3 liªn tôc. Mét hÖ thèng AC-3 thùc tÕ rÊt phøc t¹p, chóng bao gåm c¸c chøc n¨ng: Mçi khung ®­îc g¾n mét tiªu ®Ò, bao gåm c¸c th«ng tin (tèc ®é bit, tèc ®é mÉu, sè kªnh m· ho¸ audio vµ c¸c sè liÖu kh¸c) ®ßi hái ®ång bé m· ho¸ vµ gi¶i m· dßng bit. C¸c m· ph¸t hiÖn lçi ®­îc chÌn vµo cho phÐp bé gi¶i m· kiÓm tra l¹i c¸c khung sè liÖu bªn thu c¸c lçi tù do. Kh¶ n¨ng ph©n tÝch phæ cña bé läc b¨ng ph©n tÝch cã thÓ thay ®æi rÊt linh ®éng nh»m n©ng cao ®Æc tÝnh cña qu¸ tr×nh biÕn ®æi tõ miÒn thêi gian sang miÒn tÇn sè cña mç khèi audio. H×nh bao phæ tÝn hiÖu cã thÓ ®­îc m· ho¸ víi ®é ph©n tÝch thêi gian/tÇn sè lµ mét biÕn sè. Cã thÓ thùc hiÖn ®­îc c¸c bit chØ sè phøc t¹p h¬n, vµ c¸c th«ng sè cña träng t©m cña c¸c bit chØ ®Þnh th«ng th­êng cã thÓ ®­îc söa ®æi nh»m ®­a ra mét bit chØ ®Þnh tèi ­u h¬n. C¸c kªnh cã thÓ ghÐp l¹i t¹i nh÷ng tÇn sè cao nh»m ®¹t ®­îc ®é lîi m· cao h¬n, cã hiÖu qu¶ cña ®èi víi c¸c dßng bit tèc ®é thÊp. 3.6.3. Gi¶i m· Qu¸ tr×nh gi¶i m· lµ qu¸ tr×nh nghÞch ®¶o cña qu¸ tr×nh m· ho¸. Mét bé gi¶i m· c¬ b¶n cã d¹ng s¬ ®å nh­ h×nh vÏ. Bé gi¶i m· ph¶i thùc hiÖn ®­îc c¸c chøc n¨ng nh­ ®ång bé dßng bit m· ho¸, kiÓm tra lçi, vµ kh«i phôc l¹i c¸c cÊu tróc kh¸c nhau cña sè liÖu (nghÜa lµ sù m· ho¸ h×nh bao phæ vµ gi¸ trÞ l­îng tö phÇn ®Þnh trÞ). Bit chØ ®Þnh lóc nµy lµm viÖc, nã cho phÐp më vµ gi¶i l­îng tö c¸c gi¸ trÞ ®Þnh trÞ. H×nh bao phæ ®­îc gi¶i m· ®­a ra d­íi d¹ng mò. C¸c sè mò vµ phÇn ®Þnh trÞ ®­îc biÕn ®æi trë l¹i miÒn thêi gian, råi ®­a ra mét bé gi¶i m· c¸c mÉu theo thêi gian PCM. Tæng toµn bé c¸c b­íc trong qu¸ tr×nh gi¶i m· bao gåm c¸c b­íc chÝnh sau: Ph¸t hiÖn phÇn sè liÖu lçi do bÞ th©m nhËp nh­ c¸c lçi che hay tÝn hiÖu c©m. C¸c kªnh ®· kÕt hîp néi t¹i c¸c vïng tÇn sè cao ph¶i ®­îc t¸ch ra. §é ph©n tÝch cña bé läc b¨ng tæng hîp ph¶i ®­îc thay ®æi cïng mét kiÓu nh­ bé läc b¨ng ph©n tÝch ®· thay ®æi trong thêi gian m· ho¸. Bé läc b¨ng tæng hîp Gi¶i m· h×nh bao phæ Bit chØ ®Þnh Gi¶i l­îng tö ho¸ phÇn ®Þnh trÞ §ång bé khung, ph¸t hiÖn lçi vµ gi¶i ®Þnh d¹ng khung AC-3 H×nh bao phæ ®· m· ho¸ PhÇn ®Þnh trÞ Th«ng tin vÒ bit chØ ®Þnh Sè mò Dßng bit m· ho¸ AC-3 PhÇn ®Þnh trÞ ®· l­îng tö C¸c mÉu PCM H×nh 3.15: Tæng qu¸t bé gi¶i m· tÝn hiÖu audio theo chuÈn AC-3 Ch­¬ng 4 C¸c ph­¬ng thøc truyÒn dÉn tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè Më ®Çu Yªu cÇu cña truyÒn h×nh sè lµ truyÒn c¸c d÷ liÖu sè, lµ c¸c xung ®iÖn mµ khi cã xung sÏ ®­îc g¸n b»ng “1” cßn kh«ng cã xung sÏ ®­îc g¸n b»ng “0”. §Ó truyÒn tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè cã thÓ sö dông 3 ph­¬ng thøc truyÒn c¬ b¶n lµ: TruyÒn qua c¸p quang. TruyÒn qua vÖ tinh. TruyÒn qua mÆt ®Êt (viba sè). §Ó thùc hiÖn c¸c ph­¬ng thøc truyÒn trªn, hiÖn nay trªn thÕ giíi ®· xuÊt hiÖn c¸c tiªu chuÈn ph¸t h×nh qu¶ng b¸ nh­ DVB cña ch©u ¢u, ATSC cña Mü vµ ®· ph¸t thö nghiÖm trong thùc tÕ thµnh c«ng. 4.1.TruyÒn h×nh c¸p 4.1.1. Giíi thiÖu vÒ hÖ thèng truyÒn h×nh c¸p HÖ thèng truyÒn h×nh c¸p – CATV- xuÊt hiÖn vµo nh÷ng n¨m cuèi cña thËp niªn 40, lµ hÖ thèng truyÒn dÉn tÝn hiÖu truyÒn h×nh qua ®­êng c¸p ®Õn c¸c m¸y thu v« tuyÕn. TruyÒn h×nh c¸p sö dông c¸c kªnh truyÒn n»m trong ph¹m vi d¶i th«ng ë cËn d­íi ë b¨ng UHF. C¸c kªnh truyÒn h×nh c¸p ®­îc chia ra lµm c¸c b¨ng VHF thÊp, VHF gi÷a, VHF cao vµ siªu b¨ng (superband). ¦u ®iÓm: Cã thÓ sö dông c¸c kªnh kÒ nhau ®Ó truyÒn dÉn tÝn hiÖu trong tÊt cña c¸c ph¹m vi mµ kh«ng xuÊt hiÖn hiÖn t­îng nhiÔu ®ång kªnh. Tuy nhiªn, c¸c tÝn hiÖu ph¶i ®­îc ®iÒu khiÓn ë ®é tuyÕn tÝnh cao nh»m tr¸nh hiÖn t­îng ®iÒu biÕn t­¬ng hç. a. C¸c thµnh phÇn cña hÖ thèng truyÒn h×nh c¸p S¬ ®å tæng qu¸t cña hÖ thèng truyÒn h×nh c¸p. §Çu thu MÆt ®Êt Viba VÖ tinh Trung chuyÓn Gia ®×nh H×nh 4.1: HÖ thèng truyÒn h×nh c¸p Cung cÊp C¸c tÝn hiÖu tõ vÖ tinh, viba qua ph¸t sãng mÆt ®Êt ®­îc thu nhËn bëi ®Çu thu tÝn hiÖu, t¹i ®©y còng tr¶i qua qu¸ tr×nh xö lý tÝn hiÖu. HÖ thèng ph©n phèi c¸p bao gåm: Bé phËn trung chuyÓn, c¸c ®­êng cung cÊp chÝnh vµ c¸c ®­êng cung cÊp tÝn hiÖu cuèi cïng ph©n phèi ch­¬ng tr×nh ®Õn tõng m¸y thu. Ngoµi ra cßn cã thÓ cã ®­êng siªu trôc sö dông ®Ó kÕt nèi víi c¸c phÇn cã kho¶ng c¸ch xa cña hÖ thèng. C¸c ®­êng trung chuyÓn, ®­êng cung cÊp tÝn hiÖu cã thÓ sö dông c¸p ®ång trôc, c¸p quang, riªng ®­êng truyÒn siªu trôc cã thÓ sö dông ®­êng truyÒn viba. 1. C¸p ®ång trôc C¸p ®ång trôc ®­îc sö dông réng r·i cho viÖc ph©n phèi c¸c ch­¬ng tr×nh truyÒn h×nh CATV. S¬ ®å cÊu tróc cña mét lo¹i c¸p ®ång trôc dïng cho CATV cã d¹ng nh­ sau: Líp vá nhùa Vá bäc nh«m Líp bät nhùa D©y dÉn trong (®ång bäc nh«m) H×nh 4.2: CÊu t¹o cña c¸p ®ång trôc Vá d©y dÉn trong th­êng lµ ®ång, ®iÖn trë nhá truyÒn dÉn ®­îc dßng ®iÖn víi c­êng ®é cao. Nh«m ®­îc sö dông cho phÇn vá ngoµi vµ vµ lâi cña d©y dÉn trong do cã ­u ®iÓm vÒ khèi l­îng nhÑ. Gi÷a hai líp lµ nhùa, ngoµi cïng lµ mét líp vá bäc chèng c¸c t¸c ®éng c¬ häc. 2. C¸c bé khuÕch ®¹i vµ æn ®Þnh Bé khuÕch ®¹i ®­êng truyÒn cã chøc n¨ng bï l¹i sù suy gi¶m tÝn hiÖu. Mçi bé khuÕch ®¹i cã chøa mét bé æn ®Þnh ®Ó bï l¹i sù suy gi¶m tÝn hiÖu ë c¸c tÇn sè kh¸c nhau.Trong truyÒn h×nh c¸p th­êng sö dông bé khuÕch ®¹i cÇu cã trë kh¸ng ®Çu vµo rÊt lín, tÝn hiÖu tõ ®­êng trung chuyÓn cã thÓ lÊy ra mµ kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng cña toµn bé kªnh truyÒn. Yªu cÇu cña bé khuÕch ®¹i trung chuyÓn lµ: Lµm viÖc ®­îc trªn mét d¶i tÇn sè réng, hÖ sè khuÕch ®¹i ph¶i ®¹t ®­îc gi¸ trÞ thÝch hîp t¹i c¸c miÒn tÇn sè cao. Bé æn ®Þnh cã thÓ bï l¹i sù suy gi¶m tÝn hiÖu theo tÇn sè mét c¸ch tho¶ ®¸ng. Bé khuÕch ®¹i cã ®Æc tÝnh tuyÕn tÝnh cao, tr¸nh ®­îc xuyªn ©m. Tù ®éng ®iÒu chØnh hÖ sè khuÕch ®¹i vµ ®Æc tuyÕn tÇn sè ®Ó bï l¹i sù thay ®æi do nhiÖt ®é. Tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu cña mét bé khuÕch ®¹i riªng ph¶i ®ñ cao ®Ó chèng ®­îc møc nhiÔu tÇng cña c¸c bé khuÕch ®¹i. 3. M¹ch trung chuyÓn M¹ch trung chuyÓn lµ kh©u trung gian ®­a tÝn hiÖu tõ m¸y thu tíi c¸c ®­êng cung cÊp. 4. §Çu thu tÝn hiÖu §Çu thu cã chøc n¨ng: Chän tÝn hiÖu tõ nhiÒu nguån kh¸c nhau, xö lý chóng ®Ó truyÒn ®i. §iÒu chÕ c¸c sãng mang cã c¸c kªnh dÞch chuyÓn tÇn sè. Vµ phèi hîp c¸c kªnh truyÒn trªn hÖ thèng. §Çu thu sö dông anten Yagi hoÆc anten loga chu kú, thùc hiÖn nhiÖm vô cña mét bé khuÕch ®¹i vµ xö lý tÝn hiÖu. TÝn hiÖu sau bé tiÒn khuÕch ®¹i ®­îc biÕn ®æi trung tÇn vµ ®­a ®i xö lý ë c¸c tÇng tiÕp theo. 4.1.2. HÖ thèng c¸p quang M«i tr­êng truyÒn cña c¸p quang lµ bøc x¹ hång ngo¹i víi c¸c thµnh phÇn ®iÖn tõ cã tÇn sè cùc cao, chóng cã ®é réng d¶i th«ng rÊt lín cã thÓ truyÒn ®i tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè mét c¸ch hiÖu qu¶. S¬ ®å khèi cña mét hÖ thèng c¸p quang cã d¹ng nh­ sau: Nguån quang Bé lÆp §iÒu chÕ Gi¶i ®iÒu chÕ §­êng c¸p quang Video Video H×nh 4.3: HÖ thèng c¸p quang Nguån quang: LASER hay ®Ìn LED. Bé c¶m quang: BiÕn ®æi tÝn hiÖu quang thµnh tÝn hiÖu ®iÖn. Bé ®iÒu chÕ tÝn hiÖu: Dïng ®Ó ®iÒu chÕ tÝn hiÖu t¹i c¸c bé lÆp. a. Sîi quang. 1- CÊu tróc sîi quang. S¬ ®å cÊu tróc cã d¹ng nh­ sau: Lâi D©y thÐp èng ®ång Ф = 21mm Vá nhùa Sîi c¸p quang Vá nhùa D©y thÐp ChÊt xèp, mÒm Ф = 2,6 mm H×nh 4.4: Sîi quang C¬ së ho¹t ®éng: Dùa trªn ®Þnh luËt ph¶n x¹ toµn phÇn cña ¸nh s¸ng khi truyÒn tõ m«i tr­êng trong suèt cã chiÕt suÊt lín vµo m«i tr­êng cã chiÕt suÊt nhá h¬n. Ph©n lo¹i c¸p quang: Sîi quang ®¬n mode: §­êng kÝnh 7- 10 μm. Sîi quang ®a mode: §­êng kÝnh 50- 95 μm. C¸p quang gåm bã nhiÒu sîi quang ®­îc bäc b»ng vá kim lo¹i hay nhùa ®Ó chèng l¹i t¸c ®éng c¬ häc. 2- Suy gi¶m trong sîi quang N¨ng l­îng bÞ tiªu hao trong qu¸ tr×nh truyÒn sãng do nhiÒu nguyªn nh©n: Do qu¸ tr×nh hÊp thô n¨ng l­îng cña vËt liÖu vµ c¸c t¹p chÊt cã trong vËt liÖu. Do sù kh«ng ®ång nhÊt vÒ vËt liÖu trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o. Do vËy, cÇn cã sù bï l¹i phÇn n¨ng l­îng bÞ tiªu hao trong qu¸ tr×nh truyÒn sãng. 3- T¸n x¹ Sù kh¸c nhau vÒ thêi gian tíi cña c¸c tia s¸ng hay sù kh¸c nhau gi÷a c¸c thµnh phÇn tÇn sè g©y ra hiÖn t­îng t¸n x¹. T¸n x¹ trong sîi quang lµ nguyªn nh©n g©y ra sù thay ®æi ®é réng xung ë ®Çu ra so víi ®Çu vµo. T¸n x¹ lµm gi¶m ®é réng b¨ng truyÒn hay cù ly ®­êng truyÒn. b. Nguån quang vµ thiÕt bÞ c¶m quang Cã thÓ sö dông ®iot LASER hay ®Ìn LED lµm nguån tÝn hiÖu. NÕu dung l­îng truyÒn lín ta dïng LASER, cßn dung l­îng truyÒn nhá ta dïng ®Ìn LED. T¹i ®Çu thu, mét thiÕt bÞ c¶m biÕn quang sÏ biÕn ®æi tÝn hiÖu quang thµnh tÝn hiÖu ®iÖn, sau ®ã khuÕch ®¹i vµ biÕn ®æi tÝn hiÖu. §é nh¹y cña ®Çu thu ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: (4.1) trong ®ã: B - ®é réng d¶i th«ng. h: H»ng sè Plan, h = 6,625 . 10-34 J.s c – vËn tèc ¸nh s¸ng. Pr – c«ng suÊt thu ®­îc nhá nhÊt. np – sè photon thu nhËn trong mét xung. TÝn hiÖu sè phï hîp víi ®­êng truyÒn dÉn quang do chÊt l­îng tÝn hiÖu kh«ng phô thuéc vµo ®­êng truyÒn. Th«ng th­êng, ta sö dông ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ xung m· PCM ®Ó ®iÒu chÕ nguån tÝn hiÖu. KÕt luËn: C¸p quang cã nhiÒu ­u ®iÓm næi bËt trong viÖc truyÒn dÉn tÝn hiÖu sè nh­: B¨ng tÇn réng, cho phÐp truyÒn c¸c tÝn hiÖu sè cã tèc ®é bit cao; §é suy gi¶m thÊp trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi, ®é suy gi¶m gi÷a c¸c sîi quang dÉn cao; Thêi gian trÔ qua c¸p quang thÊp. §Ó truyÒn tÝn hiÖu video sè b»ng c¸p quang, ta cÇn sö dông m· kªnh truyÒn, m· kªnh truyÒn sÏ kh¾c phôc ®­îc c¸c nh­îc ®iÓm cña m· s¬ cÊp lµ: H¹n chÕ thµnh phÇn mét chiÒu vµ thµnh phÇn tÇn sè thÊp ®Ó cã thÓ ®Êu nèi tÝn hiÖu tõ m¹ch nµy sang m¹ch kh¸c b»ng biÕn ¸p hoÆc qua tô. ThuËn tiÖn cho viÖc t¸i t¹o l¹i xung nhÞp ë ®Çu thu. Ph¸t hiÖn sai nhÇm. 4.2. TruyÒn h×nh sè mÆt ®Êt. TruyÒn h×nh mÆt ®Êt th­êng cã c¸c nh­îc ®iÓm lµ: Kªnh bÞ gi¶m chÊt l­îng do hiÖn t­îng ph¶n x¹ nhiÒu ®­êng do mÆt ®Êt vµ c¸c toµ nhµ (pha ®inh ®a tia). Gi¸ trÞ t¹p do con ng­êi t¹o ra lµ cao. Do ph©n bè tÇn sè kh¸ dÇy trong phæ tÇn ®èi víi truyÒn h×nh, giao thoa gi÷a truyÒn h×nh t­¬ng tù vµ truyÒn h×nh sè. Sù ra ®êi c¸c chuÈn truyÒn h×nh sè mÆt ®Êt nh­ DVB- T (Digital- Video Broadcasting- Terrestrial) cña ch©u ¢u vµ ATSC cña Mü (Advanced Television Commitee) ®· kh¾c phôc ®­îc c¸c nh­îc ®iÓm trªn cña truyÒn h×nh sè mÆt ®Êt so víi truyÒn h×nh c¸p vµ vÖ tinh. H¬n n÷a, sö dông truyÒn h×nh sè mÆt ®Êt cã hiÖu qu¶ sö dông tÇn phæ cao h¬n vµ chÊt l­îng tèt h¬n so víi ph¸t sãng t­¬ng tù hiÖn t¹i: Trªn d¶i tÇn truyÒn h×nh cã thÓ ph¸t ®­îc mét ch­¬ng tr×nh truyÒn h×nh cã ®é ph©n tÝch cao. ChÊt l­îng æn ®Þnh, kh¾c phôc ®­îc c¸c hiÖn t­îng: H×nh ¶nh cã bãng, can nhiÔu, t¹p nhiÔu, t¹p ©m… M¸y thu h×nh cã thÓ l¾p ®Æt dÔ dµng ë c¸c vÞ trÝ trong nhµ, x¸ch tay hoÆc l­u ®éng ngoµi trêi. Cã dung l­îng lín chøa ©m thanh (©m thanh nhiÒu ®­êng, lËp thÓ, b×nh luËn…). ChuyÓn ®æi linh ho¹t ch­¬ng tr×nh. CÊu tróc hÖ thèng ph¸t sãng truyÒn h×nh sè mÆt ®Êt: Studio sè M· ho¸ nguån M· ho¸ truyÒn dÉn (kªnh) §a hîp/ söa lçi §iÒu chÕ Ph¸t sãng ГX Gi¶i ®iÒu chÕ Gi¶i m· truyÒn dÉn (kªnh) Gi¶i ®a hîp/ söa lçi Gi¶i m· nguån D/A TV RX Thu H×nh 4.5: CÊu tróc hÖ thèng truyÒn h×nh sè mÆt ®Êt. C¸c thµnh phÇn chÝnh cña hÖ thèng gåm: Bé biÕn ®æi tÝn liÖu video vµ audio thµnh c¸c d÷ liÖu sè. M· ho¸ nguån d÷ liÖu sè. Gãi vµ ®a hîp video, audio vµ c¸c d÷ liÖu phô vµo mét dßng d÷ liÖu, ë ®©y lµ dßng truyÒn t¶i MPEG-2. §iÒu chÕ tÝn hiÖu ph¸t sãng b»ng dßng d÷ liÖu: Qu¸ tr×nh nµy bao gåm cña m· ho¸ truyÒn dÉn, m· ho¸ kªnh vµ c¸c kü thuËt h¹ thÊp x¸c suÊt lçi, chèng l¹i suy gi¶m do pha ®inh, t¹p nhiÔu. Thu: Më gãi, gi¶i m·, hiÓn thÞ h×nh vµ ®­a tiÕng ra m¸y thu. 4.3. TruyÒn h×nh vÖ tinh 4.3.1. Giíi thiÖu HÖ thèng truyÒn h×nh vÖ tinh ra ®êi tõ nh÷ng n¨m 70 cña thÕ kû 20, chóng cã nhiÒu ­u ®iÓm: TruyÒn tÝn hiÖu víi kho¶ng c¸ch xa. §­êng truyÒn kh«ng bÞ ¶nh ¶nh h­ëng bëi ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, ®Þa vËt, nói cao rõng rËm còng nh­ ë c¸c ®Þa cùc. ViÖc thiÕt lËp lËp mét ®­êng truyÒn vÖ tinh ®­îc thùc hiÖn trong thêi gian ng¾n, ®¶m b¶o thu thËp tin tøc kÞp thêi. ThÝch hîp víi hÖ thèng ®a ®iÓm, cã kh¶ n¨ng ph©n phèi ch­¬ng tr×nh víi c¸c hÖ thèng liªn kÕt kh¸c. VÖ tinh 35.800km VÕt Ph¸t lªn Ph¸t xuèng Tr¹m ph¸t lªn Tr¹m nèi xuèng H×nh 4.6: HÖ thèng vÖ tinh 4.3.2. HÖ thèng vÖ tinh Th«ng th­êng, vÖ tinh chuyÓn ®éng theo ®­êng Elip quanh tr¸i ®Êt, quü ®¹o c¬ b¶n cã d¹ng sau: Träng lùc Tr¸i ®Êt 35.8000km 12.400km Lùc li t©m Quü ®¹o H×nh 4.7: Quü ®¹o vÖ tinh VÖ tinh ®Þa tÜnh: Cã quü ®¹o n»m trªn mÆt ph¼ng xÝch ®¹o, c¸ch tr¸i ®Êt 35.800 km, vÞ trÝ cña nã so víi c¸c ®iÓm trªn tr¸i ®Êt lµ kh«ng ®æi. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vÖ tinh lµ kh«ng lín l¾m nh­ng vÉn ®¶m b¶o tr¸nh g©y nhiÔu gi÷a c¸c vÖ tinh víi nhau. VÖ tinh h×nh Elip cã t¸c dông t¨ng vïng phñ sãng ë c¸c b¸n cÇu, phôc vô cho c¸c vïng ë hai b¸n cÇu vµ c¸c vïng ®Þa cùc cña tr¸i ®Êt. 4.3.3. B¨ng tÇn vÖ tinh C¸c vÖ tinh viÔn th«ng sö dông sö dông c¸c d¶i tÇn sè L, S, C, X, Ku, Ka, K vµ d¶i tÇn cã b­íc sãng milimet. TruyÒn h×nh trùc tiÕp tõ vÖ tinh sö dông b¨ng tÇn trong d¶i tÇn K. B¨ng tÇn C cã tÇn sè thÊp nªn nªn suy hao do m­a vµ trong kh«ng khÝ nhá h¬n. Vïng phñ sãng cña b¨ng tÇn C cã thÓ ®¹t 1/3 diÖn tÝch bÒ mÆt tr¸i ®Êt, ®é réng b¨ng tÇn C tõ 500 ®Õn 900 MHz nªn cïng mét lóc cã thÓ ph¸t 20 ch­¬ng tr×nh kh¸c nhau phôc vô cho yªu cÇu cña c¸c vïng kh¸c nhau trong khu vùc phñ sãng. B¨ng tÇn K cã vïng phñ sãng hÑp h¬n, do tÇn sè cao nªn suy hao lín h¬n nhiÒu so víi b¨ng tÇn C. TÝn hiÖu ë b¨ng tÇn K suy gi¶m m¹nh do m­a. Tuy nhiªn, ­u ®iÓm cña b¨ng tÇn K lµ vÉn cã thÓ ph¸t ®­îc nhiÒu ch­¬ng tr×nh, anten vÖ tinh lµm viÖc ë b¨ng tÇn K cã b¸n kÝnh nhá (0,4– 0,6m) nªn thiÕt bÞ thu ph¸t nhá gän. ThiÕt bÞ thu vÖ tinh b¨ng K ®¬n gi¶n vµ dÔ thao t¸c h¬n so víi b¨ng C. 4.3.4. HÖ thèng vÖ tinh a. Tr¹m mÆt ®Êt Tr¹m mÆt ®Êt cã nhiÖm vô nèi tÝn hiÖu xuèng vµ vµ ph¸t tÝn hiÖu lªn vÖ tinh. S¬ ®å chøc n¨ng cã d¹ng nh­ sau: Trén Phèi hîp K§ c«ng suÊt cao Video Audio Anten DÉn sãng Xö lý tÝn hiÖu T¹o sãng mang §iÒu chÕ ChuyÓn ®æi t¨ng tÇn H×nh 4.8: S¬ ®å chøc n¨ng tr¹m ph¸t lªn §Çu tiªn, tÝn hiÖu h×nh vµ tÝn hiÖu tiÕng ®­îc trén víi nhau, sau ®ã qua bé phèi hîp. T¹i ®©y, t¹o ra sãng mang tÇn sè trung gian (70MHz), sau ®ã qua bé tiÒn khuÕch ®¹i vµ chuyÓn lªn tÇn sè ph¸t ®Ó ®­a ra phÇn khuÕch ®¹i c«ng suÊt. C«ng suÊt ra ph¶i ®­îc phèi hîp víi anten vµ tËp trung truyÒn ®Õn vÖ tinh, tÇng khuÕch ®¹i cuèi th­êng dïng c¸c ®Ìn sãng ch¹y hoÆc c¸c m¹ch b¸n dÉn. S¬ ®å chøc n¨ng cña bé ph¸t xuèng: Video Audio Audio ChuyÓn ®æi Ýt tiªu hao Anten thu ChuyÓn ®æi gi¶m tÇn KhuÕch ®¹i IF Gi¶i ®iÒu chÕ Gi¶i m· Video Audio Dao ®éng M¸y thu H×nh 4.9: S¬ ®å chøc n¨ng tr¹m ph¸t xuèng TÝn hiÖu tõ anten thu qua bé ®æi tÇn xuèng, thùc hiÖn khuÕch ®¹i vµ gi¶i ®iÒu chÕ ®Ó thu ®­îc tÝn hiÖu ban ®Çu. NÕu dßng tÝn hiÖu kho¸ m· th× cÇn thùc hiÖn gi¶i m· ®Ó t¸ch riªng tÝn hiÖu h×nh vµ tÝn hiÖu tiÕng. §Æc ®iÓm chØ tiªu quan träng nhÊt cña mét ®­êng truyÒn vÖ tinh ®­îc x¸c ®Þnh b»ng tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu, chñ yÕu dùa trªn chØ tiªu cña tr¹m mÆt ®Êt. Sãng cao tÇn truyÒn ®i trong kh«ng gian ph¶i chÞu ¶nh h­ëng vµ theo ®ã lµm suy gi¶m tÝn hiÖu. NhiÔu cña hÖ thèng vÖ tinh cã tÝnh chÊt t­¬ng ®­¬ng nh­ nhiÔu nhiÖt, ®­îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc nh­ sau: (4.2) Trong ®ã, Fn ®­îc biÓu thÞ bëi hÖ sè b»ng th­¬ng cña tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu t¹i ®Çu ra cña hÖ thèng chia cho tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu tai ®Çu vµo ë nhiÖt ®é tiªu chuÈn. Thµnh phÇn chñ yÕu g©y nhiÔu cho hÖ thèng vÖ tinh lµ anten thu vµ tÇng vµo cña m¸y thu. NhiÔu tõ anten do c«ng suÊt b¾n x¹ cña tr¸i ®Êt vµ anten sÏ thu nhËn nh­ nguån tÝn hiÖu. C¸c møc nhiÔu nµy phô thuéc vµo h­íng tÝnh vµ gãc ngÈng cña vÖ tinh. Ngoµi ra nhiÔu hÖ thèng cßn phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn thêi tiÕt. 4.3.5. TruyÒn tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè qua vÖ tinh ¦u ®iÓm: HiÖu qu¶ cao, thÝch hîp ®èi víi ®Þa h×nh ®åi nói, rõng rËm, nói cao. B¨ng tÇn sö dông: B¨ng C sö dông d¶i tÇn tõ 4 – 6 GHz vµ b¨ng KU sö dông d¶i tÇn tõ 12- 14 GHz. ViÖc sö dông b¨ng KU cã lîi thÕ c¬ b¶n lµ khi thu tÇn sè cao (vÖ tinh ph¸t ë tÇn sè 12 GHZ) chØ cÇn anten thu cã kÝch th­íc nhá h¬n anten thu ë b¨ng tÇn C, tõ ®ã më ra kh¶ n¨ng t¨ng nhanh c¸c tr¹m thu ë mäi miÒn ®Êt n­íc, lµm gi¶m gi¸ thµnh cña c¸c ®Çu thu. Ta xÐt s¬ ®å khèi phÇn ph¸t hÖ thèng truyÒn h×nh vÖ tinh. Coder QPSK Coder Audio Coder Data MUX TS TÝn hiÖu h×nh TÝn hiÖu tiÕng Sè liÖu bæ sung Khèi m· B¶o hiÓm lçi truyÒn TuyÕn cao tÇn Coder Video Truy nhËp cã ®iÒu kiÖn Hinh 4.10: S¬ ®å khèi phÇn ph¸t hÖ thèng truyÒn h×nh vÖ tinh. C¸c tÝn hiÖu h×nh, tiÕng, sè liÖu cña mçi ch­¬ng tr×nh trong kªnh ®­îc nÐn ®éc lËp. TÝn hiÖu h×nh vµ tiÕng ®­îc nÐn theo tiªu chuÈn MPEG-2. Sau khi nÐn, tÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu ®­îc ghÐp thµnh mét dßng bit tÝn hiÖu. Bé ghÐp kªnh Multiplexer ­u tiªn tèc ®é bit cao h¬n cho c¸c ch­¬ng tr×nh phøc t¹p cã tèc ®é bit lín h¬n vµ gi¶m tèc ®é bit cho c¸c ch­¬ng tr×nh kh¸c Ýt phøc t¹p h¬n t¹i cïng thêi ®iÓm. Sau khèi MUX, tÝn hiÖu truyÒn ®Õn khèi m· cho ng­êi xem tr¶ tiÒn. Trong khèi m· nµy dßng tÝn hiÖu ®­îc ghÐp vµ x¸o trén theo mét quy luËt do ng­êi qu¶n lý quy ®Þnh. §ång thêi cßn cã h×nh thøc kho¸ m·, nÕy m¸y thu kh«ng nhËn ®­îc “ch×a kho¸” cña nhµ qu¶n lý cung cÊp th× kh«ng thÓ xem c¸c kªnh truyÒn h×nh ®­îc. B¶o hiÓm lçi truyÒn: NhiÔu sinh ra trong c¸c linh kiÖn ®iÖn tö vµ c¸c can nhiÔu t¸c ®éng xÊu ®Õn tÝn hiÖu cã Ých vµ g©y ra sai sè. §Ó chèng nhiÔu ta sö dông c¸c m· söa sai cµi vµo dßng d÷ liÖu, m¸y thu sÏ ph¸t hiÖn vµ söa sai. §èi víi mçi tõ m·, ta cho thªm c¸c phÇn tö d­ kh«ng mang th«ng tin mµ chØ cã nhiÖm vô kiÓm tra lçi (vÝ dô nh­ m· Reed-Solomon(RS)). TiÕp theo tÝn hiÖu sè sÏ ®­îc ®iÒu chÕ sè QPSK. Ta cÇn ®iÒu chÕ cao tÇn ®Ó ph¸t tÝn hiÖu, th«ng th­êng ta ®iÒu biªn AM ®Ó mang h×nh vµ ®iÒu tÇn FM ®Ó mang tiÕng ë c¸c m¸y ph¸t h×nh t­¬ng tù mÆt ®Êt. §èi víi tÝn hiÖu sè cã 3 ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ c¬ b¶n lµ ®iÒu biªn, ®iÒu tÇn vµ ®iÒu pha: §iÒu chÕ biªn ®é: Ta sÏ thÊy sãng cao tÇn cã biªn ®é cao thÊp theo dßng tÝn hiÖu xung cã, kh«ng phô thuéc vµo tÝn hiÖu sè cÇn truyÒn ®i (Kho¸ t¾t më). §iÒu chÕ tÇn sè: Ta sÏ quan s¸t thÊy tÇn sè cña sãng cao tÇn lóc cao lóc thÊp tuú thuéc vµo xung lóc cã lóc kh«ng (kho¸ dÞch tÇn sè). §iÒu chÕ pha: Pha cña sãng cao tÇn dÞch chuyÓn phô thuéc vµo xung tÝn hiÖu sè cÇn truyÒn. C¸c tr¹m ph¸t lªn vÖ tinh sö dông ®iÒu chÕ pha vµ chñ yÕu dïng ®iÒu chÕ QPSK ë tÇn sè 70 MHz, tøc lµ pha cña tÇn sè 70 MHz thay ®æi theo tÇn sè ®· nÐn vµ ghÐp l¹i. Pha biÕn ®æi theo tõng nhãm tÝn hiÖu sè nh­ [00], [01], [10], [11], nghÜa lµ pha cña tÝn hiÖu trung tÇn dÞch chuyÓn ngÉu nhiªn t¹i 4 vÞ trÝ tuú theo sù xuÊt hiÖn cña 4 nhãm sè nªu trªn. Sau ®ã, tÇn sè trung tÇn 70 Hz sÏ ®­îc chuyÓn lªn d¶i tÇn KU (14 GHz) b»ng ph­¬ng ph¸p truyÒn th«ng vµ ph¸t lªn vÖ tinh. HÖ thèng khuÕch ®¹i c«ng suÊt: Sãng v« tuyÕn truyÒn trong kh«ng gian bÞ suy gi¶m m¹nh nªn yªu cÇu ph¶i khuÕch ®¹i ®Õn c­êng ®é ®ñ m¹nh. C¸c tr¹m ph¸t KU cã c«ng suÊt cùc ®¹i lµ 2 KW, anten ph¸t cã ®­êng kÝnh lµ 10m. C¸c m¸y ph¸t hiÖn nay dïng ®Ìn Kliston ®Ó khuÕch ®¹i c«ng suÊt, cã ®Æc tuyÕn khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh phï hîp víi viÖc ph¸t c¸c ch­¬ng tr×nh sè cã nÐn. C«ng suÊt thùc tÕ khi ph¸t c¸c ch­¬ng tr×nh phô thuéc vµo: Sè l­îng ch­¬ng tr×nh ®ang ph¸t. ChÊt l­îng ch­¬ng tr×nh. §iÒu kiÖn thêi tiÕt, sù mÊt m¸t c«ng suÊt tÝn hiÖu do ¶nh h­ëng cña thêi tiÕt. Do cã thªm c¸c dÞch vô kh¸c. Phô thuéc vµo kÝch th­íc cña anten Parabol. HÖ thèng anten vµ ®iÒu khiÓn anten: Anten ph¶i h­íng ®óng vµ chÝnh x¸c vµo vÖ tinh cÇn truyÒn. Do ¶nh h­ëng cña c¸c ®iÒu kiÖn t¸c ®éng kh¸c nhau mµ vÖ tinh cã thÓ bÞ sai lÖch vÞ trÝ, khi ®ã hÖ thèng ®iÒu khiÓn anten ph¶i ®iÒu chØnh cho anten h­íng ®óng vµo vÖ tinh. 4.4. Dù ¸n DVB. 4.4.1. Giíi thiÖu Dù ¸n DVB (Digital Video Broadcasting- Ph¸t sãng Video sè qu¶ng b¸) nh»m môc ®Ých giíi thiÖu truyÒn h×nh sè ë ch©u ¢u qua vÖ tinh, c¸p vµ c¸c tr¹m mÆt ®Êt. Dù ¸n DVB x©y dùng nhiÒu tiªu chuÈn kh¸c nhau: DVB- S: Tiªu chuÈn ph¸t sãng truyÒn h×nh sè qua vÖ tinh. DVB- C: Tiªu chuÈn truyÒn t¶i tÝn hiÖu sè b»ng c¸p, t­¬ng thÝch víi DVB- S. DVB- MC: Tiªu chuÈn ph©n phèi tÝn hiÖu sè tíi nhiÒu ®iÓm víi tÇn sè thÊp h¬n 10 GHZ. DVB- T: Tiªu chuÈn ph¸t sãng truyÒn h×nh sè mÆt ®Êt cho c¸c kªnh cã d¶i phæ (7- 9) MHz. 4.4.2. §Æc ®iÓm cña hÖ thèng DVB a. §Æc ®iÓm chung C¸c bé gi¶i m· tÝch hîp phÝa thu cã gi¸ thµnh h¹. §a ch­¬ng tr×nh (video, ©m nh¹c, sè liÖu) trong mét bé ghÐp kªnh sè linh ho¹t. DÔ dµng thu c¸c ch­¬ng tr×nh ph¸t. Sù ph¸t triÓn t­¬ng thÝch trong t­¬ng lai víi c¸c h×nh ¶nh cã ®é ph©n gi¶i cao (tõ SDTV tíi EDTV vµ HDTV). TÝnh nh¹y c¶m thÊp víi mÐo gi÷a c¸c kªnh vµ tû lÖ BER kh«ng ®¸ng kÓ. b. §Æc ®iÓm kü thuËt S¬ ®å khèi c¬ b¶n cña c¸c hÖ thèng DVB: Video Data Audio MUX MUX ThiÕt bÞ t­¬ng thÝch MUX vµ ph©n t¸n n¨ng l­îng M· ra RS (204, 188) ChÌn d÷ liÖu ngoµi (l-12) M· vßng xo¾n trong ChÌn d÷ liÖu trong §iÒu chÕ SI M· nguån ghÐp kªnh MPEG- TS (C¸c hÖ thèng phô chung) H×nh 4.11: S¬ ®å khèi c¬ b¶n cña c¸c hÖ thèng DVB Bé t­¬ng thÝch ®Çu ra (C¸c hÖ thèng phô chung) Bé t­¬ng thÝch kªnh (Tèi ­u ho¸ cho c¸c kªnh x¸c ®Þnh) 1- M· ho¸ h×nh ¶nh, ©m thanh vµ ghÐp kªnh. C¸c hÖ thèng DVB dùa trªn m· ho¸ h×nh ¶nh vµ ©m thanh theo tiªu chuÈn MPEG-2, gi¶i thuËt MP@ML ®­îc lùa chän, ho¹t ®éng ë tèc ®é bit 15 Mbit/s. C¸c hÖ thèng DVB dïng c¸c bé ghÐp kªnh truyÒn t¶i linh ho¹t cña MPEG cho phÐp trén trong mét kªnh truyÒn duy nhÊt mét sè lín c¸c dÞch vô video, audio vµ d÷ liÖu. 2- Bé t­¬ng thÝch ®Çu ra cho viÖc chèng lçi Cung cÊp tÝn hiÖu ngÉu nhiªn vµ mét møc c¬ b¶n cho viÖc chèng nhiÔu. 3- Bé t­¬ng thÝch kªnh Cho phÐp khai th¸c cã hiÖu qu¶ d¶i tÇn RF víi c¸c ph­¬ng tiÖn kh¸c nhau . 4.4.3. DVB-S §èi víi hÖ thèng DVB-S (tiªu chuÈn ph¸t tÝn hiÖu truyÒn h×nh sè vÖ tinh) cã c¸c ®Æc ®iÓm: TÝnh phi tuyÕn, b¨ng réng, c«ng suÊt h¹n chÕ. TÝnh phi tuyÕn lµ do ®Æc tuyÕn pha, biªn ®é cña bé khuÕch ®¹i Onboard lµm viÖc ë vïng b·o hoµ ®Ó ®¹t hiÖu qu¶ c«ng suÊt ph¸t lín nhÊt. T­¬ng øng ta cÇn chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ h×nh bao kh«ng ®æi nh­ QPSK. CÊu tróc m· ho¸ kªnh DVB-S cã d¹ng nh­ sau: Ph©n bè n¨ng l­îng Reed- Solomon ChÌn m· Viterbi QPSK H×nh 4.12: Tiªu chuÈn DVB-S 4.5. HÖ thèng ATSC DTV 4.5.1. Giíi thiÖu Tiªu chuÈn ATSC DTV lµ mét hÖ thèng dïng truyÒn c¸c tÝn hiÖu video, audio chÊt l­îng cao vµ c¸c d÷ liÖu kh¸c trªn mét kªnh ®¬n 6 MHz. HÖ thèng cã thÓ truyÒn mét c¸ch tin cËy víi tèc ®é 19 Mbit/s trong mét kªnh truyÒn h×nh mÆt ®Êt 6 MHz vµ víi tèc ®é 39 Mbit/s trong mét kªnh truyÒn h×nh c¸p 6 MHz. §Ó thùc hiÖn ®iÒu nµy, tÝn hiÖu video nguån cã thÓ m· ho¸ tíi 5 lÇn ®Ó tèc ®é dßng bit tÝn hiÖu truyÒn h×nh quy ­íc (NTSC) gi¶m tíi 50 lÇn. Kü thuËt nÐn video vµ audio ®­îc sö dông trong hÖ thèng. a. Kh¸i qu¸t hÖ thèng S¬ ®å khèi ®¬n gi¶n cã d¹ng nh­ h×nh vÏ, bao gåm c¸c khèi sau: M· ho¸ vµ nÐn tÝn hiÖu nguån. GhÐp kªnh dßng truyÒn t¶i. Thu/ph¸t. M· ho¸ vµ nÐn tÝn hiÖu nguån cho phÐp h¹n chÕ tèc ®é bit (nÐn d÷ liÖu) phï hîp cho tõng øng dông nh­ c¸c dßng d÷ liÖu video sè, audio sè vµ d÷ liÖu phô. D÷ liÖu phô giíi h¹n bao gåm c¸c chøc n¨ng sau: D÷ liÖu ®iÒu khiÓn. D÷ liÖu ®iÒu kiÖn vµ ®iÒu khiÓn truy nhËp. D÷ liÖu phôc vô c¸c ch­¬ng tr×nh tæng hîp video vµ audio sè. Môc ®Ých cña viÖc m· ho¸ lµ tèi thiÓu ho¸ sè l­îng bit cÇn thiÕt dïng ®Ó thÓ hiÖn th«ng tin video vµ audio. NÐn vµ m· ho¸ nguån tÝn hiÖu video NÐn vµ m· ho¸ nguån tÝn hiÖu audio HÖ thèng con Video HÖ thèng con Audio Video Audio GhÐp kªnh GhÐp kªnh vµ truyÒn t¶i TruyÒn t¶i D÷ liÖu phô D÷ liÖu ®iÒu khiÓn M· ho¸ kªnh §iÒu chÕ HÖ thèng thu ph¸t M¸y thu H×nh 4.13: M« h×nh khèi hÖ thèng truyÒn h×nh mÆt ®Êt GhÐp kªnh vµ truyÒn t¶i: C¸c th«ng tin ®­îc chia nhá thµnh c¸c gãi d÷ liÖu, t­¬ng øng sÏ cã mét phÇn tiªu ®Ò ®Ó nhËn biÕt cho mçi gãi hay mçi lo¹i gãi, vµ t­¬ng øng víi thø tù thÝch hîp c¸c gãi d÷ liÖu video, audio vµ d÷ liÖu phô ®­îc ghÐp vµo mét dßng d÷ liÖu ®¬n. HÖ thèng DTV sö dông dßng truyÒn t¶i MPEG-2 ®Ó ghÐp vµ truyÒn t¶i tÝn hiÖu video, audio vµ d÷ liÖu trong hÖ thèng ph¸t sãng qu¶ng b¸. Thu/ph¸t: Bao gåm qu¸ tr×nh m· ho¸ vµ ®iÒu chÕ kªnh truyÒn. M· ho¸ kªnh truyÒn cã nhiÖm vô céng thªm c¸c th«ng tin vµo dßng bit d÷ liÖu, c¸c th«ng tin nµy ®­îc sö dông trong qu¸ tr×nh t¸i t¹o l¹i d÷ liÖu t¹i bªn thu nh­ c¸c m· truyÒn dÉn, bëi v× sù suy hao trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn g©y lçi tÝn hiÖu truyÒn dÉn, ®iÒu chÕ lµ ®­a c¸c th«ng tin trong dßng d÷ liÖu sè ®iÒu chÕ lªn thµnh tÝn hiÖu truyÒn dÉn. Cã hai lo¹i ®iÒu chÕ chÝnh lµ: ChÕ ®é ph¸t qu¶ng b¸ mÆt ®Êt (9-VSB). ChÕ ®é truyÒn d÷ liÖu qua c¸p tèc ®é cao (16-VSB). b. §Æc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn t¶i S¬ ®å khèi cña hÖ thèng DTV cã d¹ng nh­ h×nh vÏ. Chøc n¨ng truyÒn t¶i tËp trung trong hai qu¸ tr×nh lµ m· ho¸, gi¶i m· vµ c¸c øng dông (ch¼ng h¹n video, audio) vµ hÖ thèng truyÒn dÉn c¸c øng dông ®ã. M· ho¸ c¸c øng dông Gãi truyÒn t¶i vµ ghÐp kªnh Modem Video Audio Data Dßng bit truyÒn t¶i Dßng bit c¬ së §ång hå Gi¶i m· c¸c øng dông Ph©n kªnh vµ t¸ch gãi truyÒn t¶i Modem Sö dông Dßng bit truyÒn t¶i lçi Dßng bit c¬ së + lçi §ång hå §iÒu khiÓn xung ®ång hå H×nh 4.14: S¬ ®å khèi hÖ thèng DTV Qu¸ tr×nh m· ho¸ trong hÖ thèng truyÒn t¶i cã nhiÖm vô m· ho¸ dßng bÝt c¬ së vµ ghÐp c¸c thµnh phÇn kh¸c nhau cña ch­¬ng tr×nh dïng trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn. T¹i bªn thu, c¸c dßng c¬ së sÏ ®­îc kh«i phôc l¹i tõ c¸c bé gi¶i m· ®éc lËp vµ söa c¸c tÝn hiÖu lçi. 4.5.2. §Æc ®iÓm truyÒn dÉn trong hÖ thèng ph¸t sãng mÆt ®Êt ChÕ ®é ph¸t qu¶ng b¸ mÆt ®Êt (9-VSB) cho phÐp dßng d÷ liÖu tèc ®é 19,29 Mbit/s truyÒn trong mét kªnh 6 MHz. Trªn h×nh vÏ m« t¶ s¬ ®å khèi mét m¸y ph¸t cña hÖ thèng ph¸t sãng qu¶ng b¸ mÆt ®Êt sö dông ph­¬ng thøc ®iÒu chÕ 9-VSB. TÝn hiÖu vµo hÖ thèng lµ mét d·y dßng d÷ liÖu bao gåm c¸c gãi d÷ liÖu MPEG 199 bytes t­¬ng thÝch. Bé ngÉu nhiªn ho¸ d÷ liÖu ®­îc sö dông ë tÊt cña c¸c ®Çu vµo d÷ liÖu ®Ó ngÉu nhiªn ho¸ t¶i tin. D÷ liÖu ë ®Çu ra cña khèi ngÉu nhiªn ho¸ lµ mét h»ng sè. TÊt c¶ t¶i tin ®Òu cã cïng møc ®é ­u tiªn. Sau khi ®­îc ngÉu nhiªn ho¸, tÝn hiÖu ®­îc céng thªm c¸c bit söa lçi tr­íc b»ng c¸ch sö dông m· Reed – Solomon (RS). TiÕp theo, tÝn hiÖu ®­îc cho qua bé chÌn d÷ liÖu nh»m tr¶i d÷ liÖu, tõ ®Çu ra cña m· RS, trªn mét thêi gian dµi h¬n ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng chèng lçi ®ét biÕn. Bé chÌn d÷ liÖu trong ®iÒu chÕ 9- VSB gåm 52 ®o¹n d÷ liÖu, kho¶ng thêi gian tr¶i ra lµ 1ms. NgÉu nhiªn ho¸ d÷ liÖu M· ho¸ RS ChÌn d÷ liÖu M· ho¸ Trellis MUX Gi¶i Pilot §iÒu chÕ VSB N©ng tÇn (Kh«ng b¾t buéc) Läc tù ®éng §C chÊt l­îng D÷ liÖu D÷ liÖu ®ång bé ®o¹n D÷ liÖu ®ång bé mµnh H×nh 4.15: S¬ ®å khèi m¸y ph¸t cña hÖ thèng ph¸t sãng qu¶ng b¸ mÆt ®Êt sö dông ph­¬ng thøc ®iÒu chÕ 8-VSB D÷ liÖu ®ång bé mµnh D÷ liÖu sau ®ã qua bé m· ho¸ sö dông m· Trellis víi tû lÖ 2/3, 2 bit ®Çu vµo cho 3 bit ®Çu ra (®­îc dïng trong hÖ thèng truyÒn dÉn sö dông ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ 9-VSB). Sau ®ã tÝn hiÖu ®­îc ®­a ®Õn gi¶i Pilot, läc tù ®éng ®iÒu chØnh chÊt l­îng, ®iÒu chÕ VSB vµ n©ng tÇn ®Ó ph¸t sãng. 4.5.3. HÖ thèng ghÐp kªnh vµ truyÒn t¶i a. HÖ thèng truyÒn t¶i MPEG-2 §©y lµ hÖ thèng truyÒn t¶i theo tiªu chuÈn MPEG-2 (ghÐp kªnh video, audio, d÷ liÖu phô…). S¬ ®å khèi cã d¹ng nh­ h×nh vÏ. M· ho¸ TÝn hiÖu video sè d¹ng thøc CCIR-601 sau khi nÐn MPEG-2 cã d¹ng mét dßng d÷ liÖu c¬ së video víi chiÒu dµi gÇn nh­ v« tËn vµ chØ chøa nh÷ng th«ng tin tèi thiÓu cÇn thiÕt ®Ó cã thÓ kh«i phôc l¹i h×nh ¶nh ban ®Çu. T­¬ng tù, bé m· ho¸ audio m· ho¸ tÝn hiÖu audio sè d¹ng thøc AES/EBU (tÇn sè lÊy mÉu 49 KHz, sè mÉu mÉu 24 bit vµ tèc ®é bit lµ 1152 Kbit/s) thµnh dßng c¬ së audio (audio ES) cã chiÒu dµi tuú ý. §Ó cã thÓ cã thÓ truyÒn víi ®é tin cËy cao, c¸c dßng c¬ së video, audio ®­îc ®ãng gãi l¹i thµnh c¸c dßng c¬ së ®ãng gãi PES t­¬ng øng víi c¸c gãi cã ®é dµi thay ®æi. Mçi gãi PES cã mét header vµ sè liÖu cña c¸c dßng c¬ së. C¸c gãi PES nµy ®­îc ghÐp kªnh víi nhau t¹o ra dßng truyÒn t¶i TS hoÆc dßng ch­¬ng tr×nh. M· ho¸ c¸c øng dông Gãi truyÒn t¶i vµ ghÐp kªnh Modem Video Audio Data Dßng bit truyÒn t¶i Dßng bit c¬ së §ång hå Gi¶i m· c¸c øng dông Ph©n kªnh vµ t¸ch gãi truyÒn t¶i Modem Sö dông Dßng bit truyÒn t¶i+ lçi Dßng bit c¬ së + lçi §ång hå §iÒu khiÓn xung ®ång hå H×nh 4.16: S¬ ®å khèi hÖ thèng truyÒn t¶i MPEG-2 2- Gi¶i m· Qóa tr×nh gi¶i m· gåm c¸c quy tr×nh ng­îc l¹i, dßng truyÒn t¶i ®­îc ph©n kªnh ®Ó tr¶ l¹i dßng c¬ së video vµ dßng s¬ cÊp audio. C¸c ES nµy sau ®ã ®­îc gi¶i m· video, audio ®Ó t¹o l¹i tÝn hiÖu video sè, audio sè.