Đề tài Truyền hình kỹ thuật số

(ATM). Hình 2.1a Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số Thu/Phát : gồm quá trình mã hoá và điều chế kênh truyền. Mã hoá kênh truyền có nhiệm vụ cộng thêm các thông tin vào dòng bit dữ liệu, các thông tin được sử dụng trong quá trình tái tạo dữ liệu tại bên thu như 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: Chế độ phát quảng bá mặt đất (8-VSB) Chế độ truyền dữ liệu qua cáp tốc độ cao(16-VSB) 2.2 TRUYỀN HÌNH SỐ THEO TIÊU CHUẨN DIBEG Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DiBEG (Digital Broadcasting Expert Group – Nhóm chuyên gia truyền hình số) của Nhật còn được gọi là tiêu chuẩn ISDB-T (Integrated Service Didital Broadcasting – Terrestrial – Truyền hình số tích hợp dịch vụ mặt đất ) hoặc ARIB ( Association of Radio Industries and Business – Hiệp hội các doanh nghiệp và ngành công nghiệp vô tuyến ). 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… Hình 2.2a 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. 5,6 MHz với bộ giải điều chế OFDM để thu di động với màn hình tiêu chuẩn (SDTV). 432 KHz với bộ giải điều chế OFDM để thu âm thanh và dữ liệu. DiBEG còn có khả năng có thể đuợc sử dụng trong khu vực dải tần công tác 7/8 MHz ISDB-T trên thực tế là một biến thể của tiêu chuẩn DVB-T. 2.3 TRUYỀN HÌNH SỐ THEO TIÊU CHUẨN DVB-T Hệ thống trạm mặt đất DVB-T: các kênh VHF/UHF của trạm mặt đất là những phương tiện quan trọng nhất với việc truyền dẫn tín hiệu số ở tốc độ cao vì các thủ tục truyền lại đa đường tạo ra sự dội vang và sự giảm âm thanh của tần số lựa chọn. Trễ của việc mở rộng các tín hiệu trong việc truyền lặp là do sự phản xạ của núi, đồi hay dãy nhà có thể lên tới vài chục µs. Trong trường hợp phía thu có thể di chuyển, tín hiệu trực tiếp từ phía phát có thể bị mất (kênh Rayleigh) do đó phía thu bắt buộc phải khai thác những đám mây tín hiệu phản hồi xung quanh vật thể. Trong mạng đơn tần số (SFN), sự lựa chọn tần số kênh cố thể rất quan trọng khi tất cả các máy phát phát các tín hiệu giống nhau ở cùng thời điểm và có thể phát các tín hiệu lặp lại “nhân tạo” trong khu vực dịch vụ (trễ lên đến vài trăm µs). Để khắc phục vấn đề này, các bộ tương thích kênh DVB-T được thiết kế dựa trên việc điều chế đa sóng mang trực giao COFDM (Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing – Ghép kênh phân chia theo tần số đã được mã hoá). Hình 2.3a Tiêu chuẩn DVB-T Có thể chia dòng bit truyền tới thành hàng ngàn sóng mang phụ tốc độ thấp, trong ghép kênh FDM. Hệ thống có thể hoạt động ở hai mode chính : mode 2K cho các mạng chuyển đổi ( tương ứng với 1705 sóng mang phụ trong dải thông 7,61 MHz và khoảng thời gian symbol hiệu dụng Tu = 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 Tu = 86 µs). 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 2.3b 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 vie0c truyền tín hiệu số, cần phải giảm tốc độ bit bằng cách nén tín hiệu Video. Mã hoá nguồn dữ liệu số (source coding): Mã hoá nguồn dữ liệu thực hiện nén số ở các tín số nén khác nhau. Việc nén được thực hiện bằng bộ mã hoá MPEG-2 (Moving Picture Experts Group). Việc mã hoá dựa trên cơ sở nhiều khung hình ảnh chứa nhiều thông tin với sự sai khác rất nhỏ. Do đó Mpeg làm việc bằng cách chỉ gửi đi những sự thay đổi này và dữ liệu lúc này có thể giảm từ 100 đến 200 lần. Với audio cũng như vậy, việc nén dựa trên nguyên lý tai người khó phân biệt âm thanh trầm nhỏ so với âm thanh lớn khi chúng có tần số lân can nhau và những bit thông tin trầm nhỏ này có thể bỏ đi và không được sử dụng. Mã hoá nguồn chỉ liên quan đến các đặc tính của nguồn. Phương tiện truyền phát không ảnh hưởng gì đến mã hoá nguồn. Mã hoá kênh : Gói và đa hợp video, audio và các dữ liệu phụ vào một dòng dữ liệu, ở đây là dòng truyền tải Mpeg -2. Nhiệm vụ của mã hoá kênh là làm cho tín hiệu truyền dẫn phát sóng phù hợp với kênh truyền. Trong truyền hình số mặt đất mã được sử dụng là mã Reed-Solomon. Mã Reed-Solomon được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thông tin ngày nay, do có khả năng sửa lỗi rất cao. Như vậy để thực hiện điều này thì bên phát phải điều chế một tín hiệu rõ nét và chuẩn nhất, để bên thu có thể dễ dàng thu được tín hiệu ở các vị trí trong nhà hay di động ngoài trời. Dưới đây là sơ đồ khối của một máy phát DVB-T : Hình 2.4a Sơ đồ khối tổng quát của một máy phát DVB-T Nhiệm vụ của các khối trên đã được trình bày trên hình 2-4 .Sau đây là sơ đồ khối bên trong của một máy phát DVB-T thể hiện quá trình kiểm soát lỗi dòng truyền Mpeg-2 cho truyền hình số mặt đất thông qua quá trình mã kênh (channel coding). Hình 2.4b sơ đồ khối tổng quát của một máy phát DVB-T Sơ đồ khối máy phát DVB-T Trong sơ đồ khối máy phát DVB-T được trình bày trên hình, các thành phần tham gia vào quá trình mã kênh bao gồm: 2.4.1 Energy Dispersal : Khối phân tán năng lượng. Trong bộ phân tán năng lượng, dòng truyền tải (payload stream) sẽ bị xáo trộn. Quá trình này là cận thiết bởi vì dòng truyền tải có thể chứa các nhóm ‘0’ và ‘1’ mà điều này thường gây bất lợi cho việc khôi phục clock trong máy thu và công suất của máy phát không được phân phối đều theo thời gian. 2.4.2 Outer Coder : Bộ mã hóa ngoài. Trong bộ mã hóa ngoài, mã Reed-Solomon được sử dụng. Mã này có ưu điểm đặc biệt trong các kênh có xác xuất đa sai số (multiple error) cao và trong các ứng dụng sử dụng phương pháp sửa lỗi liên tiếp. Bộ này theo sau là quá trình chèn ngoài, mục đích là để phân tán các chùm lỗi (bursts error) thành các lỗi nhỏ dễ dàng sửa lỗi. 2.4.3 Outer Interleaver : Bộ hoán vị ngoài. Bộ hoán vị ngoài này có chức năng có chức năng hoán vị byte cho các gói đã được chống lỗi. Điều này tạo ra một cấu trúc dữ liệu hoán vi& 2.4.4Inner Coder : Bộ mã hóa trong. Bộ mã hóa này thực hiện việc mã hóa tích chập (convolutonal code) tại mức bit cung cấp các tỉ lệ mã từ 1/2 đến 7/8. 2.4.5 Inner Interleaver : Bộ hoán vị trong. Bộ hoán vị trong có chức năng xáo trộn dữ liệu trong tín hiệu đa sóng mang trong miền tần số. Và theo sau quá trình mã hóa kênh là quá trình ánh xạ bit cho điều chế OFDM và dữ liệu sẽ được mang đi. Đây là máy phát hình NV 7250 có công suất trung bình (RMS) 2,5 KW (tương đương khoảng 12 kw đỉnh), dùng 2 bộ điều chế số (Exciter A/B) với chuyển mạch tự động (1 Exciter dự phòng, 1 Exciter hoạt động). Phần khuếch đại công suất gồm 6 module khuếch đại giống nhau đấu song song (VH 602), có thể thay đổi lẫn nhau. Module khuếch đại VH602 có cấu tạo phức tạp, gồm nhiều lớp khuếch đại( mỗi lớp sử dụng nhiều bộ khuếch đại cơ bản giống nhau dùng LDMOS và đấu song song. Cách đấu song song 6 bộ module khuếch đại công suất này cho phép máy phát vẫn hoạt động liên tục khi có một hoặc vài module sự cố ( lưu ý là máy phát hình số thì không có phần trung tần và phần khuếch đại tiếng riêng như máy phát hình tương tự). Ngõ ra của khối khuếch đại công suất nối với khối lọc hài (harmonics filter), khối lọc kênh (channel filter) và khối chống sét (lightning protection) trước khi đến đầu vào cáp để lên anten phát. Máy phát VN7250 là thế hệ máy phát mới, sử dụng làm mát máy bằng chất lỏng cho từng module khuếch đại công suất ( mỗi module dùng nguồn điện riêng). Bộ Exciter bao gồm nhiều module khác nhau: Encoder cho DVB-T đối với tín hiệu video số đầu vào hoặc encoder cho tín hiệu video tương tự đầu vào. Bộ sửa lỗi tiến kỹ thuật số (Precorrector). Bộ điều chế (Modulator) Bộ điều khiển ( Controller) Đơn vị điều khiển (Control unit), Motherboard (mạch chinh). Phần nguồn điện. 2.5. SƠ ĐỒ KHỐI THU TÍN HIỆU : 2.5.1 Sơ đồ khối máy thu : Hình 3.5.1a Sơ đồ khối máy thu 2.5.2 Sơ đồ khối thu kênh truyền hình kỹ thuật số mặt đất trong thực tế Anten Yagi : thường dùng anten có nhiều chấn tư dẫn xạ, 1 chấn tử chủ động, một số chấn tử phản xạ. Bộ Splitter : bộ chia tín hiệu từ một ngõ vào sẽ cho ra nhiều ngõ ra. Receiver : là đầu thu kỹ thuật số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T có chức năng giải điều chế, giai mã truyền dẫn (kênh), giải đa hợp/ sửa lỗi, giải mã nguồn, biến đổi số sang tương tự. Encoder : bộ mã hóa. Modulation : Bộ điều chế. Tín hiệu truyền hình kỹ thuật số thu được từ Anten Yagi sẽ đưa qua bộ chia Sliptter thành nhiều đường tín hiệu, mỗi đường ra được đưa vào đầu kỹ thuật số sẽ cho ra tín hiệu hình và tín hiệu tiếng như ban đầu. Hai tín hiệu này được đưa vào bộ mã hóa để thực hiện mã hóa các kênh truyền hình, tín hiệu sau đó sẽ được điều chế lại với sóng mang được chọn lựa theo sự sắp xếp các kênh truyền hình hữu tuyến trong cáp đồng trục. Máy thu hình số DVB-T EFA (của hãng Rohde & Schwarz, Đức) thỏa mãn tiêu chuẩn ETS300744 có thể thu, giải điều chế, giải mã và phân tích tín hiệu OFDM. Máy thu EFA có các khả năng sau đây: Độ rộng băng tần kênh: 6/7/8 MHz Mode điều chế : 2K/8K. Đồ thị chòm sao : QPSK, 16-QAM, 64-QAM. Tỉ lệ mã hóa : 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8. Khoảng bảo vệ : 1/4, 1/8, 1/16, 1/32. Giải điều chế phân lớp: a = 2, 4. Sửa lỗi Reed-Solomon : RS(204/188). Độ rộng băng tần mạch lọc SAW: 6/7/8 MHz. Tín hiệu đi vào máy thu hình từ anten là tín hiệu OFDM. Sauk hi biến đổi xuống (downconverter), ta có tín hiệu trung tần IF 36MHz. Tín hiệu này được lọc bằng các mạch lọc Saw khác nhau ( phụ thuộc vào độ rộng băng tần kênh) và cộng nhiễi Gauss bên trong. Tiếp theo, tín hiệu IF được biến đổi thành băng tần cơ bản bằng cách sử dụng bộ tạo dao động điều khiển số. Phép biến đổi FFT (2K/8K) biến đổi tín hiệu từ miền thời gian vào miền tần số. Sau đó xấp xỉ kênh được dùng để sửa biên độ/ pha/ độ trễ của tín hiệu làm cho hầu hết các xung bị suy giảm trong khi truyền dẫn RF. Tiếp theo, các gói dữ liệu được dùng cho bộ giải mã chập Viterbi, bộ giải chèn dữ liệu, bộ giải mã Reed-Solomon và bộ giải ngẫu nhiên hóa dữ liệu (phân tán năng lượng). Cuối cùng, giao diện Mpeg-2 đưa dòng truyền Mpeg-2 đã giải điều chế đến đầu ra phần cứng (TSSPi, TSASi). Máy thu hình số EFA là máy thu chuyên dùng, ngoài chức năng trên, nó còn cho phép thực hiện nhiều phép đo và hiển thị các thông số sau: đồ thị chòm sao, các thông số OFDM, hiển thị tỉ số lỗi điều chế MER, đồ thị I/Q, xấp xỉ kênh, phân tích phổ, hàm phân bố biên độ, chức năng phân bố tích lũy CCDF, đáp ứng xung… 2.6 CÁC THÔNG SỐ ĐO KIỂM TRA Có nhiều phép đo để đánh giá chất lượng hệ thống truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T. Các thông số cần thiết để đo và kiểm tra như: Hình 2.6 a Sơ đồ khối một máy phát DVB-T Độ chính xác tần số RF Mục đích: nhằm xác định độ chính xác của tần số cao tần (RF) trong quá trình xử lý tín hiệu trong hệ thống OFDM. Giao diện: ngõ ra hai khối nâng tần và khuếch đại công suất. Phương pháp: các sóng mang ngoài cùng trong tín hiệu DVB-T là các sóng mang hoa tiêu liên tục. Các tần số này được đo (nếu cần thiết thì sử dụng nguồn tham chiếu có độ chính xác cao) và tính trung bình của hai giá trị. Độ chọn lọc Mục đích : nhằm nhận biết khả năng loại bỏ can nhiễu ngoài kênh máy thu. Giao diện : việc đo – kiểm tra mức tín hiệu đầu vào và can nhiễu được thực hiện tại ngõ vào máy thu và sử dụng ngõ ra hai khối giải mã trong và giải mã tráo ngoài cho bộ kiểm tra BER. Phương pháp : Công suất đầu vào được điều chỉnh đến 10db trên mức công suất tối thiểu. Ngưỡng C/I cần thiết để đảm bảo “hầu như không có lỗi” (QEF) sau bộ giải mã RS (BER < 10-4 trước bộ giải mã RS) được đo như một hàm số của tần số can nhiễu CW (continuous wave). Phạm vi điều khiển tự động tần số Mục đích : nhằm xác định dải tần số trong khoảng đó máy thu có thể đồng bộ được. Giao diện : kiểm tra tín hiệu ngõ vào máy thu (test), và kiểm tra đồng bộ dòng truyền tải TS ở ngõ ra máy thu. Phương pháp : cho một tín hiệu vào đầu vào máy thu với mức 10db trên mức công suất tối thiểu. Tín hiệu được dịch tần số theo từng bước tới giá trị danh định, lỗi byte đồng bộ (Sync byte error) được thiết lập ngay khi byte đồng bộ đúng (0x47) không xuất hiện sau 188 hoặc 204 byte. Điều này rất cần thiết bởi cấu trúc đồng bộ được sử dụng trong toàn bộ d6ay chuyền từ bộ mã hóa đến bộ giải mã. Hơn nữa việc kiểm tra phải được thực hiện đối với từng byte vì điều này có thể không nhất thiết phải được thực hiện ở bộ mã hóa. Hình 2.6 b Sơ đồ khối máy thu DVB-T Công suất RF/IF Mục đích : để đo công suất tín hiệu hoặc công suất mong muốn. Giao diện : từ ngõ ra khối D/A máy phát đến ngõ vào khối A/D máy thu. Phương pháp : Công suất tín hiệu được định nghĩa bằng công suất trung bình của tín hiệu và được đo bởi bộ cảm ứng công suất nhiệt. Khi sử dụng máy phân tích phổ hoặc máy thu chuẩn cần tích hợp công suất tín hiệu bên trong dải thông của tín hiệu (n x fSPACING). Công suất tạp nhiễu Mục đích : để đo công suất tạp nhiễu, nhân tố suy giảm chất lượng đáng kể trong mạng truyền dẫn. Giao diện : từ ngõ vào máy thu đến khối A/D. Phương pháp : công suất tạp nhiễu (công suất trung bình), hoặc công suất không mong muốn có thể đo bằng máy phân tích phổ (ngoài dịch vụ). Công suất tạp nhiễu được xác định trong dải thông của tín hiệu OFDM (n x fSPACING). Độ nhạy máy thu/ dải động đối với kênh Gaussian Mục đích : nhằm xác định công suất đầu vào tối đa và tối thiểu đối với hoạt động bình thường của máy thu để phục vụ công tác quy hoạch Giao diện : kiểm tra tín hiệu đầu vào máy thu và kiểm tra BER trước RS ở ngõ vào và ngõ ra của khối Giải mã tráo ngoài. Phương pháp : đo công suất đầu vào tối đa và tối thiểu ứng với sau bộ giải điều chế RS (tức là BER <10-4 trước giải mã RS). Dải động là hiệu của hai giá trị. Hiệu suất công suất Mục đích : để so sánh hiệu suất tổng thể của các máy phát số DVB. Giao diện : ngõ ra khối Khuếch đại công suất bên máy phát. Phương pháp : hiệu suất công suất là tỉ số giữa công suất ra của tín hiệu truyền hình số DVB trên tổng công suất tiêu thụ của toàn bộ dây chuyền từ đầu vào dòng truyền tải (TS) đến đầu ra tín hiệu cao tần RF bao gồm tất cả thiết bị cần thiết để hoạt động như quạt, biến áp.v.v…Kênh công tác và điều kiện môi trường cần được xác định rõ. Can nhiễu liên kết Mục đích : để xác định bất kỳ can nhiễu liên kết nào có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của việc phân tích I/Q hoặc đo, kiểm tra BER. Giao diện : từ ngõ vào máy thu đến ngõ vào khối A/D. Phương pháp : phép đo được thực hiện bằng máy phân tích phổ. Độ phân giải của dải thông được suy giảm theo từng bậc (stepwise) sao cho mức hiển thị của sóng mang đã điều chế (và tín hiệu hoa tiêu không điều chế do ảnh hưởng của khoảng bảo vệ) bị giảm. Can nhiễu CW không bị ảnh hưởng bởi quá trình này và có thể nhận biết bằng cách tính trung bình tích hợp. Quan hệ giữa Ber và tỉ số C/N khi thay đổi công suất máy phát: Mục đích : để đánh giá Ber của một máy phát khi tỉ số sóng mang trên nhiễu (C/N) thay đổi, phép đo được lập lại với các giá trị công suất phát rat rung bình khác nhau. Phép đo này có thể được sử dụng để so sánh chất lượng kỹ thuật một máy phát so với lý thuyết hoặc so với các máy phát khác. Giao diện : từ ngõ ra Mã trong bên máy phát đến bộ Giải mã trong bên máy thu. Phương pháp : một chuổi nhị phân giả ngẫu nhiên (PRBS) từ ngõ ra khối Mã trong máy thu được đưa đến khối Tráo trong thì giá trị của tỉ số C/N được thiết lập tại đầu vào máy thu kiểm tra (test receiver) bằng cách cộng thêm nhiễu Gaussian và Ber của chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên được đo tại điểm vào của khối Giải mã trong bằng máy đo Ber. Phép đo được lặp lại với các giá trị công suất phát ra trung bình khác nhau. Một máy phát thử nghiệm sẽ tạo ra 223-1 PRBS như được định nghĩa bởi ITU-T Rec.O.151[12] --> Để đo công suất nhiễu và công suất sóng mang, bề rộng dải thông được xác định bằng n x fSPACING, với n là số sóng mang tích cực (6817 hoặc 1705 sóng mang trên kênh 8MHz và fSPACING là khoảng cách giữa các tần số sóng mang OFDM. Chương 3 GHÉP KÊNH TRUYỀN HÌNH SỐ 3.1 GHÉP KÊNH TÍN HIỆU DIGITAL Hình 3.1 a Ghép kênh gói. Có hai phương pháp thường được sử dụng để ghép kênh số từ nhiều vùng khác nhau thành 1 dòng như sau: Ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing Method). Về nguyên lý TDM gán các khe thời gian một cách tuần hoàn cho các dòng sơ cấp audio, video và số liệu. Ghép kênh gói (Packet Multiplexing method). Trong cách ghép kênh gói, các gói số liệu từ các dòng sơ cấp audio, video, số liệu được đan xen vào nhau một cách tuần hoàn hoặc không tuần hoàn, gói này tiếp theo gói kia để hình thành một dòng ghép kênh. Hệ thống ghép kênh MPEG-2 thuộc loại ghép kênh gói với sơ đồ nguyên lý như ở hình 3.1a 3.1.1 GHÉP KÊNH GÓI (PACKET MULTIPLEXING) MPEG: Phần hệ thống của MPEG mô tả cách thức của dòng số video nén, audio nén và các dòng số liệu khác được ghép chung lại với nhau để tạo ra dòng ghép kênh MPEG. Một số thuật ngữ và các nguyên lý cơ bản của lớp hệ thống MPEG được trình bày dưới đây (như ở hình 3.13): Hình 3.1.1a : Bộ ghép kênh MPEG-2. Chương trình (program): Theo ngôn ngữ phát thanh truyền hình, chương trình thường có nghĩa là các tiết mục thông tin, giáo dục, giải trí… được các đài phát lên sóng hàng ngày. Trong ngữ nghĩa của MPEG, thuật ngữ chương trình có nghĩa là một kênh (channel) hay một dịch vụ phát sóng (broadcast service) đơn. Theo định nghĩa này thì VTV1, VTV3, … là các chương trình. Dòng sơ cấp ES (Elementary Stream): Một chương trình gồm một hay nhiều dòng sơ cấp. Chương trình truyền hình thông thường ở phương Tây bao gồm ba dòng sơ cấp: dòng video, dòng audio và dòng số liệu teletext. Dòng ghép kênh: Lớp hệ thống MPEG-2 mô tả cách thức các dòng sơ cấp của một chương trình hay của nhiều chương trình được ghép chung với nhau tạo ra một dòng số liệu thích hợp cho lưu trữ số hay truyền dẫn số. Các thông tin cần thiết khác: Hệ thống các nhãn thời gian (Time - Stamp TS): Sử dụng để đảm bảo các dòng sơ cấp liên hệ được phát lại một cách đồng bộ tại bộ giải mã. Các bảng thông tin dịch vụ (Service Information): Mô tả các chi tiết về thông số mạng, về các chương trình đang được ghép kênh và về bản chất của các dòng sơ cấp khác nhau. Các thông tin điều khiển việc xáo trộn (Scrambling) số liệu, các thông tin dùng để truy cập có điều kiện CA (Conditional Access). Các kênh số liệu riêng (private data): Số liệu riêng là dòng số liệu mà nội dung của nó không được quy định bởi tiêu chuẩn MPEG. Ở MPEG đạt được sự đồng bộ thông qua việc sử dụng nhãn thời gian tần số và chuẩn đồng hồ (Clock system CS). TS là mẫu data 33 bit chỉ báo thời gian theo đồng hồ thời gian hệ thống (system time clock STC) của một đơn vị trình diễn (presentation unit PU: là ảnh video.audio v.v.) nào đó. 3.1.2. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG GHÉP KÊNH MPEG-2: Các hệ thống ghép kênh MPEG-2 được trình bày trên hình 3.14. Có thể phân biệt 2 loại hệ thống: hệ thống ghép kênh dòng chương trình và hệ thống ghép kênh dòng truyền tải. Bộ mã hóa video mã hóa tín hiệu video số định dạng CCIR - 601 thành dòng sơ cấp video (video ES) có chiều dài gần như vô tận và chỉ chứa những thông tin tối cần thiết để có thể khôi phục lại hình ảnh ban đầu. Bộ mã hóa audio mã hóa tín hiệu audio số định dạng AES/EBU thành dòng sơ cấp audio có chiều dài tùy ý (tần số lấy mẫu 48KHz, số bit mẫy 24 bit và tốc độ bit là 1152 Kbit/s) Để có thể truyền được với tốc độ cao, các dòng video, audio được đóng gói lại thành các dòng sơ cấp PES (Packetized Elementary Stream) tương ứng với các gói có độ dài thay đổi. Mỗi gói PES bao gồm một header và một số liệu trích ra từ dòng sơ cấp. Các gói PES lại được ghép với nhau tạo ra dòng chương trình PS (Program Stream) hay dòng truyền tải TS (Transport Stream). Các lớp trong hệ thống MPEG – 2 (như hình 3.15) Lớp nén: mô tả cú pháp của dòng video và audio dựa trên cấu trúc dòng data video và audio đã được trình bày ở các phần trước. Các chuỗi data hay video, audio độc lập được mã hóa MPEG – 2 để tạo ra các dòng độc lập gọi là dòng cơ bản (elementary stream ES). Lớp hệ thống: định nghĩa tổ hợp của các dòng bit audio và video riêng biệt thành một dòng đơn để lưu trữ (dòng chương trình PS) hay truyền tải (dòng truyền tải TS), như mô tả ở hình 3.14. Hệ còn gồm cả thông tin định thời và thông tin khác cần cho giải đa hợp dòng audio, video và để đồng bộ audio – video ở phía giải mã; thông tin chuẩn đồng hồ hệ thống (system clock reference SCR) và nhãn thời gian trình diễn (presentation time stamp PTS) được chèn vào dòng bit MPEG. H.3.1.2a : Hệ thống ghép kênh MPEG–2. Chuẩn MPEG định nghĩa một hệ thống ba dòng data có thứ bậc: dòng sơ cấp đã đóng gói, dòng chương trình và dòng truyền tải. Dòng sơ cấp đã đóng gói PES: Qua bộ đóng gói, dòng sơ cấp được chia thành các gói có độ dài tùy ý. Nội dung gói có nguồn gốc từ dòng data hay dòng audio hay dòng video đã được mã hóa MPEG – 2, như hình 3.16. Dòng chương trình: Các gói PES có nguồn gốc từ 1 hay nhiều dòng sơ cấp dùng chung gốc thời gian như là dòng audio, video, data, được ghép thành một dòng chương trình PS như các lô (pack) có tính lặp lại, như ở hình 3.27. Trong phần header của lô, SCR đảm bảo các gói audio và video được định thời. Đó là tín hiệu thời gian thực chỉ báo thời gian truyền lô đó. Cá lô PS có độ dài tùy ý. Số lượng và trình tự các gói trong lô không được định nghĩa, nhưng các gói được gửi theo trình tự thời gian. Một PS có thể mang tới 32 dòng audio, 16 dòng video, 16 dòng data; tất cả đều có chung gốc thời gian. PS nhạy với lỗi và được dùng trong ghi hình đa phương tiện và phân phối nội bộ, trong các ứng dụng có sai số truyền có thể bỏ qua được. Hình 3.1.2b Hệ thống cấu trúc các lớp MPEG Hình 3.1.2 c Cấu trúc Pes Dòng truyền tải TS: có thể được tạo thành từ một tổ hợp 1 hay nhiều dòng PS có gốc thời gian độc lập nhau hoặc từ một tổ hợp các PES, như ở hình 3.17. Tuy nhiên, PS không phải là một bộ con của TS, do TS không chứa tẩt cả thông tin bán ảnh chương trình. Khi trích PS từ TS phải thu được vài thông tin trên thì các gói PES có nguồn gốc từ một hay nhiều dòng sơ cấp ES dùng chung gốc thời gian hay gôc thời gian khác nhau như dòng audio, video và data được ghép hợp thành một dòng truyền tải TS gồm các gói truyền tải có kích cỡ nhỏ mang tính lặp lại, như ở hình 3.19. Một hay nhiều PS có clock chuẩn khác nhau cũng có thể được ghép hợp thành một TS qua sự chuyển đổi trong gói PES. Các gói TS có chiều dài cố định 188 byte và nội dung data của chúng như mô tả ở hình 3.18. Chúng mang thông tin định thời, thông tin đồng bộ và cơ chế sửa jitter để bảo đảm truyền tải khoảng cách xa tin cậy được. Hơn nữa, kích cỡ gói data cố định cho phép chuyển đổi TS thành các tế bào mạng ATM (asynchronous tranfer mode). Dòng này có sức đề kháng với lỗi nên được chỉ định cho các ứng dụng có sai số không thể bỏ qua được. Hình 3.1.2d Cấu trúc gói dòng truyền tải TS 3.1.3. GHÉP KÊNH DÒNG CHƯƠNG TRÌNH (PROGRGAM STREAM MUX) Mô hình hệ thống ghép kênh chỉ ra trong hình 4.1.3a . Một dòng chương trình là kết quả ghép kênh một vài dòng cơ sở đóng gói sử dụng cùng một hệ thống xung nhịp thời gian. Chương trình có thể là một dòng video có kèm audio hoặc một chương trình nhiều kênh audio. Hình 3.1.3a : Ghép kênh dòng chương trình Dòng video cơ sở được chia thành các đơn vị truy cập (AU – Access Units). Mỗi AU chứa dữ liệu đã được nén của một ảnh. Các anh này phân biệt bởi ảnh I, P hoặc B. Mỗi video AU là một gói chương trình (Program Stream Packet), các gói này thay đổi về kích thước. Ví dụ gói ảnh I lớn hơn nhiều gói ảnh B. tuy nhiên đối với các đơn vị truy cập audio số (DAA – Digital Audio Access) thường có cùng kích thước và vài DAA tạo thành một gói dòng chương trình. Hình 3.1.3b : Dòng chương trình. Dòng chương trình được thiết kế để truyền trong môi trường không có t