Đề tài Hệ thống thu truyền hình cáp cho một khu chung cư (có 3 toà nhà và có 100 thuê bao)

ảnh của tín hiệu video. Nén không gian được thực hiện bởi phép biến đổi Cosin rời rạc ( Discrete Transform – DCT ). DCT là phép biến đổi toán học không tổn hao, có tính thuận nghịch, sử dụng trong công việc nén không gian. Phép biến đổi Cosin rời rạc (DCT ) được biểu thị bằng công thức: Phép biến đổi ngược DCT-1 được biểu thị bằng: DCT biến đổi dữ liệu dưới dạng biên độ thành dữ liệu dưới dạng tần số, các phép tính được thực hiện trong phạm vi các khối 8 ´ 8 mẫu tín hiệu chói Y và các khối tương ứng của tín hiệu màu CB và CR. Hệ số DCT tương ứng với góc trái phía trên là thành phần một chiều của khối Các hệ số khác, giá trị thành phần một chiều biểu thị các tần số theo chiều ngang. Các hệ số khác ứng với những phối hợp khác nhau của các tần số theo chiều dọc và theo chiều ngang. Do bản chất của tín hiệu Video, phép biến đổi DCT cho ta những hệ số ứng với các thành phần tần số cao với gía trị rất nhỏ. Do bản chất của thị giác, các hệ số ứng với các thành phần tần số cao có thể được biểu thị bằng số lượng bit rất nhỏ hoặc loại bỏ mà không nhận biết được sự suy giảm chất lượng. DCT về lý thuyết, không giảm bớt dung lượng dữ liệu, DCT cho phép biến đổi không tổn hao và hoàn toàn có tính thuận nghịch. Hình 27: Tính thuận – nghịch của phép biến đổi DCT. Hình 28: Biến đổi DCT Hình 29: Một khối các phần tử ảnh (pxixel Blok ) gồm các sọc đen và sọc trắng theo chiều dọc sau khi biến đổi DCT sẽ chỉ còn là các hệ số nằm dọc theo trục ngang. Hình 30: Một khối các phần tử ảnh (pxixel Blok ) gồm các sọc đen và sọc trắng theo chiều ngang, sau khi biến đổi DCT sẽ chỉ còn là các hệ số nằm dọc theo trục dọc. ã Nén trong ảnh ( Intra – Frame Compression ): Nén trong ảnh là loại nén nhằm giảm bớt thông tin dư thừa trong miền không gian. Nén trong ảnh sử dụng cả hai quá trình tổn hao và không có tổn hao để giảm bớt dữ liệu trong một ảnh. Quá trình này không sử dụng thông tin của ảnh trước và sau ảnh đang xét. Thuật ngữ “ ảnh ” ở đây cần được hiểu một cách chính xác, bởi lẽ trong kĩ thuật nén ảnh. Ví dụ MPEG cho phép sử dụng màn hình ( Filed ) hoặc ảnh ( Frame ) như một ảnh gốc. Nếu kỹ thuật nén dùng mành ( Filed ), nén trong ảnh sẽ tách ra 2 ảnh trong mỗi ảnh . Hình 31: Nén theo ảnh (Frame). Hình 32: Nén theo mành. Hình 33: Nén trong ảnh (Intra – Frame compression). DCT: không mất thông tin, không giảm dung lượng dữ liệu. LƯợNG Tử Hoá: mất thông tin, giảm dung lượng dữ liệu, số lượng bít ứng với mỗi hệ số khác nhau. Mã Hoá ENTROPY: + VLC: việc sử dụng từ mã ngắn với các giá trị xảy và từ mã dài với các giá trị ít xảy ra. + RLC: truyền một từ mã duy nhất thay vì phải truyền đi chuỗi “ 0 ” ã Lượng tử hoá ( Quantization ): Sức mạnh của nén MPEG là ở chỗ lượng tử hoá một cách thông minh các hệ số của phép biến đổi DCT. Lượng tử hoá là một quá trình giảm bớt số lượng các bít cần thiết để biểu diễn các hệ số trong quá trình lượng tử hoá có thể dùng 11 bit cho hệ số một chiều ( DC ) và rất ít bit cho hệ số thay đổi lớn hơn. Mức độ lượng tử hoá xác định cho từng Macroblock ( 8 ´ 8 phần tử ảnh ) hoặc một nhóm Macroblock. Hệ số một chiều ( DC Coefficient ) trong DCT đòi hỏi độ chính xác cao nhất bởi lẽ nó biểu thị giá trị độ chói trung bình của từng khối phần tử ảnh ( pixel block ). Hệ số một chiều cần được mã hoá khác so với hệ số khác ( hệ số xoay chiều – AC Coefficient ). Lượng tử hoá còn thựcc hiện bằng cách chia các hệ số C (u, v) cho các hệ số tương ứng trong các bảng lượng tử, hệ số ứng với tần số thấp được chia cho các giá trị nhỏ ( 10, 11, 12 ... ). Hệ số ứng với tần số cao được chia cho các giá trị lớn (100, 120, 121) và bỏ đi phần thập phân. Kết quả ta có một tập hợp các hệ số Cosin C( u, v) mới, trong đó phần lớn các hệ số tương ứng với thành phần tần số cao bằng “ 0 ”. Các giá trị C ( u,v ) sẽ được số hoá và mã hoá trong các công đoạn tiếp theo. Cần lưu ý, lượng tử hoá có trong số ( Weighting Quantization ) như phương pháp trên sẽ gây tổn hao, mức độ tổn hao phụ thuộc vào các giá trị các hệ số trên bảng lượng tử. Nếu các giá trị được lựa chọn thích hợp tổn hao sẽ rất nhỏ và trên thực tế sẽ không nhận thấy. Hình 34: Lượng tử hoá có trọng số dùng trong kỹ thuật nén. ã Nén không tổn hao: Tiếp phép lượng tử hoá, nén không tổn hao còn được thực hiện bằng phương pháp mã hoá hoá với độ dài từ mã thay đổi (Veriable Length Coding – VLC ) và mã hoá theo chiều dài ( Run Length Coding ( RLC ). Thứ tự truyền các hệ số cũng làm tối ưu hiệu quả của quá trình mã hoá. Xử lý 64 hệ số của khối 8 ´ 8 phần tử ảnh bằng cách quét Zig – Zag làm tăng tối đa các giá trị “ 0 ” và do vậy làm tăng hiệu quả nén. Mã hoá với một từ mã thay đổi VLC sử dụng ít bít để mã hoá các giá trị hay xảy ra và nhiều bit để mã hoá các giá trị ít xảy ra. Dùng từ mã ngắn ( ít bit ) cho các giá trị thường xảy ra ( xác suất lớn ) và từ mã dài ( nhiều bit ) cho các giá trị ít xảy ra ( xác suất nhỏ ). Các phân bố bit này được minh hoạ ở bảng sau: Symbol Probabiliy Code Word Code length A 0,5 0 1 B 0,25 10 2 C 0,125 110 3 D 0,0625 1110 4 E 0,03125 11110 5 F 0,3215 11111 5 Sự khác nhau về số lượng bit trung bình cần thiết để biểu thị mỗi phần tử ảnh với 2 loại mã: mã hoá với độ dài từ mã cố định và mã hoá với độ dài từ mã thay đổi được miêu tả trong ví dụ sau: a. Mã hóa với độ dài từ mã cố định: Phần tử Xác suất Từ mã Chiều dài từ mã a 0,75 00 2 b 0,125 10 2 c 0,0625 10 2 d 0,0625 11 2 Entropy co thể tính theo công thức: H1(xi) = P(xi) ´ L(xi) = 0.75 ´ 2 + 0.125 ´ 2 + 0.0625 ´ 2 + 0.0625 ´ 2 = 2 bit/ phần tử b. Mã hoá với độ dài từ mã thay đổi: Phần tử Xác suất Từ mã Chiều dài từ mã a 0,75 00 1 b 0,125 10 2 c 0,0625 100 3 d 0,0625 1111 3 H2 (xi ) = P(xi ) ´ L(xi) = 0.75 ´ 1 + 0.125 ´ 2 + 0.0625 ´ 3 + 0.0625 ´ 3 = 1.75 bit/ phần tử Như vậy trong ví dụ này mã hóa với độ dài từ mã thay đổi ( VLC ) tiết kiệm được: số bit dùng để biểu thị cùng một dung lượng thông tin. Dung lượng bit cần thiết để biểu thị và truyền tải thông tin mà không hề bị tổn hao. Mã theo chiều dài RLC là quá trình mà trong đó chỉ sử dụng một từ mã duy nhất để miêu tả một dãy các giá trị giống nhau. Ví dụ: Từ mã “ 0 “ nếu ta có một block có chuỗi với 25 từ giá trị “0 “ , còn lại là 39 từ mã giá trị “1 “ ta có thể biểu thị bằng 3 byte: Byte 1: ESC 11111 : Từ mã mở đầu cho block này Byte 2: 11001 : Chỉ giá trị 25 Byte 3: 00000 : chỉ thị bit “ 0 “ Như vậy 25 byte được nén xuống còn 1 byte: 11001.Vậy VLC và RLC là quá trình nén không có tổn hao ã Nén liên ảnh ( Inter – Frame Compresion ): Một tính chất nữa của tín hiệu Video nữa là chứa các thông tin dư thừa trong miền thời gian. Điều này có nghĩa là một chuỗi liên tục các ảnh, lượng thông tin chứa trong mỗi ảnh thay đổi rất ít từ ảnh này sang ảnh khác. Tính toán sự chuyển dịch vị trí của nội dung hình ảnh là một phần rất quan trọng trong kỹ thuật nén liên ảnh. Trong kỹ thuật nén MPEG, quá trình xác định chuyển động được thực hiện bằng cách chia hình ảnh thành các Macroblock, mỗi Macroblock có 16 ´ 16 pixel ( tương đương 4 block, mỗi Block có 8 ´ 8 pixel ). Để xác định chiều của chuyển động, người ta tìm kiếm vị trí của Macroblock của ảnh tiếp theo, kết quả tìm kiếm sẽ cho ta Vectơ chuyển động của Macroblock. Hình 35: Xác định vectơ chuyển động. Nén liên ảnh ( Inter - Frame ) dựa trên ảnh chưa nén ( Uncompression Picture ) nên về cơ bản không có tổn hao. Trong hình vẽ: ảnh trước đó ( Previous Frame ) được lưu giữ trong bộ nhớ (Previous Frame Storage ) với đầy đủ độ phân giải, đầy đủ dữ liệu. Trong khối xác định vectơ chuyển động ( Motion Estimation ), vectơ chuyển động được tính sao cho ảnh hiện tại được dự đoán một cách chính xác nhất. Hình 36: Nén liên ảnh (Inter – Frame compression). Tuy nhiên, các ảnh khác nhau ở nhiều khía cạnh, nếu chỉ sử dụng vectơ chuyển động, ảnh dự đoán sẽ không chính xác. ảnh dự đoán trên hình vẽ được tạo bởi ảnh trước đó và các thông tin về vectơ chuyển động. Hiệu giữa ảnh hiện tại và ảnh dự đoán sẽ cho ảnh khác biệt ở đầu ra, nếu không chuyển động và không có sự khác biệt giữa 2 ảnh ( ảnh tĩnh ), ảnh hiện tại sẽ được dự đoán một cách chính xác và tín hiệu tương ứng với ảnh khác biệt ở đầu ra sẽ bằng không. Khi 2 ảnh không giống nhau, ảnh khác biệt ( hiệu giữa 2 ảnh ) cũng chỉ còn ít thông tin, vì vậy công nghệ nén đã đạt hiệu quả mong muốn. Trên hình vẽ là sơ đồ nguyên lý của mạch tạo ảnh dự đoán trước ( P- Predicted Picture ) và ảnh dự đoán 2 chiều ( ảnh B – Bidirectional Picture ). Sự khác nhau cơ bản giữa 2 mạch ( mạch tạo ảnh P và mạch tạo ảnh B ) ở bộ nhớ ảnh so sánh. Để tạo ảnh P ta chỉ cần nhớ ảnh trước đó ( Predected Picture ). Trong khi đó để tạo ảnh B ta phải nhớ cả 2 ảnh: ảnh trước đó và sau ảnh đang xét. Sự kết hợp giữa nén trong ảnh ( Intra – Frame ) và nén liên ảnh ( Inter – Frame) tạo cơ sở cho công nghệ nén Video MPEG ( Motion – Picture – Expert – Group ), MPEG được xây dựng và thành lập từ tháng 2 năm 1988 với nhiệm vụ xây dựng tiêu chuẩn tín hiệu Audio và Video số. Tiêu chuẩn đầu tiên được nhóm MPEG đưa ra là MPEG – 1, mục tiêu của MPEG - 1 là mã hoá tín hiệu Audio và Video số với tốc độ bit khoảng 1.5 Mbps và lưu giữ trong đĩa CD với chất lượng tương VHS. Tiêu chuẩn thứ 2 được gọi cái tên tương tự là MPEG – 2 ra đời vào năm 1990, không như MPEG – 1, chỉ nhằm lưu giữ ảnh động vào đĩa với dung lượng bit thấp, MPEG – 2 với công cụ mã hoá khác nhau đã được phát triển. ã Cấu trúc dòng bit MPEG – 2 Video: Dòng bit MPEG – 2 có dạng như hình vẽ: Hình 37: Cấu trúc dòng bít MPEG Video * Seg: Thông tin về chuỗi bit ( Sequence ) - Video Params: chiều cao, rộng, tỷ lệ khuôn hình các phần tử ảnh - Bitstream Prams: Tốc độ bit và thông tin khác - QTS: có hai loại: + Nén trong ảnh ( ảnh I – I Frame ) + Nén liên ảnh ( ảnh P – P Prame ) * GOP Thông tin về nhóm ảnh ( Group Of Picture ) - Time Code: SMPTE: giờ, phút, giây, ảnh - GOP Params: miêu tả cấu trúc GOP * PICT: Thông tin về ảnh ( Picture Information ) - Type: ảnh loại I, P hay B. - Buffer Params: Thông tin về Buffer - Encode Params: Thông tin về vectơ chuyển động. * Slice: Thông tin về Slice ảnh. - Vert pos: Slice bắt đầu từ dòng nào. - Qscale: Thông tin về bảng lượng tử * MB: Thông tin về MacroBlock - Addr Incr: Số lượng MacroBlock được bỏ qua. - Tyep: loại vectơ chuyển động dùng cho MacroBlock. - Qscale: Bảng lượng tử dùng cho MacroBlock - Coded Block Pattern ( CBP ): Chỉ rõ Block nào được mã hoá. Hình 38: Cấu trúc phân lớp chuẩn MPEG. Hình 39: Nén MPEG. ảnh I, P, B Trong kỹ thụât nén liên ảnh được sử dụng: + ảnh I ( Intra – Frame ): Chỉ sử dụng nén trong ảnh. + ảnh P: được dự đoán trên cơ sở ảnh I hoặc ảnh P trước đó. + ảnh B: Được dự đoán từ hai hướng, từ ảnh I và ảnh P. Hình 40: Cấu trúc ảnh MPEG. Hình trên miêu tả phương thức dự đoán ảnh B ( ảnh 1 ) từ 2 hai hướng, ảnh B tiếp theo ( ảnh 2 ) được dự đoán từ cùng một ảnh I và ảnh P. ảnh B thứ 4 được dự đoán từ ảnh P ( ảnh 3 ) và ảnh I tiếp theo ảnh ( 0 ). ã Nhóm ảnh ( GOP ): Nhóm ảnh ( GOP ) luôn bắt đầu từ ảnh I và kết thúc ở một ảnh trước ảnh I kế tiếp. GOP trong hình trên là cấu truc GOP khác, ở đó ảnh cuối của GOP dùng ảnh đầu tiên của GOP tiếp theo làm ảnh chuẩn. Trong khi đó, với cấu trúc GOP khép kín ( Close GOP ), việc dự đoán ảnh không sử dụng thông tin của GOP khác, trong trường hợp này ảnh cuối cùng của một GOP bao giờ cũng là một ảnh P. 3. Mã hoá MPEG – 2: Chuẩn nén MPEG – 2 được thiết kế cho tốc độ lớn hơn 4 Mbps ( tới 15 Mbps hoặc lớn hơn ). Tín hiệu Video và Audio được nén và tạo thành các dòng dữ liệu cơ sở ( Elementary Stream – ES ). Dòng ES được sử dụng để tạo lên dòng dữ liệu được đóng gói ( Packetized Elementary Stream – PTS ). Dòng PES lại được tiếp tục đóng gói tạo thành dòng truyền tải ( Transport Stream – TS ). Hình 41: Chuẩn nén MPEG – 2. ã Profiles và levels: Profiles là bộ công cụ được tiêu chuẩn hoá từ MPEG – 2 nhằm phục vụ các yêu cầu khác nhau. Nó là một đỉnh chuẩn của phương pháp mã hoá đồng bộ theo các yêu cầu khác nhau có tính phân cấp. HIGH 4:2:0 1720x1152 8Mbps I,P,B 4:2:0,4:2:2 1920x1152 100Mbps I, P, B HIGH 144O 4:2:0 1440x1152 60Mbps I,P,B 4:2:0 1440x1152 60Mbps I,P,B 4:2:0,4:2:2 1440x1152 80Mbps I,P,B MAIN 4:2:0 720x576 15Mbps I,P,B 4:2:0 720x576 15Mbps I,P,B 4:2:0 720x576 15Mbps I,P,B 4:2:0,4:2:2 720x756 20Mbps I,P,B LOW 4:2:0 352x288 4Mbps I,P,B 4:2:0 352x288 4Mbps I,P,B LEVEL PROFILE SIMPLE MAIN SNR SPATIAL HIGH Hình 42: MPEG-2 Profiles và Levels. Mỗi một Profiles nói chung đều có những Levels ( mức ) khác nhau. Main Profiles, Main Levels ( Profiles chính, mức chuẩn ) cho phép tốc độ tối đa bằng 15 Mbps, trong khi Main Prefiles, Hình Levels cho phép tốc độ bit tối đa bằng 80 Mbps. ã Tính phân cấp: Mã hoá và giải mã MPEG – 2 không nhất thiết có cùng cấp chất lượng. Tính phân cấp cho phép các bộ giải mã MPEG đơn giản, rẻ tiền có khả năng giải mã một phần của toàn bộ đồng bộ. Và như vậy có khả năng tạo được hình ảnh tuy chất lượng có thấp hơn các bộ giải mã toàn bộ dòng bit. Tiêu chuẩn MPEG cho phép phân cấp theo tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm SNR ( Signal Noise Ratio ) và theo độ phân giải. Một bộ giải mã có tốc độ bit thấp, có thể có đầy đủ độ phân giải nhưng SNR thấp hơn với bộ giải mã có tốc độ bit cao. Tính phân cấp theo không gian ( Spatial Scalability ) có nghĩa là có sự thoả hiệp với tốc độ phân giải. Một máy thu có tốc độ thấp cho một hình ảnh có độ phân giải thấp hơn so với máy thu có khả năng giải mã toàn bộ dòng bit. Các bộ giải mã làm việc trong số mười khả năng của Profiles và Levels phải có khả năng giải mã bất kỳ Profiles và Levels nào ở phía trái hoặc thấp hơn nó, phần lớn các thiết bị được chế tạo cho Main Profiles và Main Levels. Hình 43: Giải mã phân cấp theo SNR. Hình 44: Giải mã phân cấp theo không gian. III. đa truy nhập. Đa truy nhập là một phương pháp để cho nhiều trạm mặt đất sử dụng chung một bộ phát đáp. Bao gồm: + Đa truy nhập phân chia theo tần số ( FDMA – Frequency Division Multiple Access ) + Đa truy nhập phân chia theo thời gian ( TDMA – Time Division Multiple Access ) + Đa truy nhập trải phổ ( CDMA, SSMA ). 1. Đa truy nhập phân chia theo tần số ( FDMA ). Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất, trong hệ thống này mỗi trạm mặt đất phát một sóng mang có tần số khác với tần số sóng mang của trạm khác, mỗi một sóng mang được phân cách với một sóng mang khác bằng những băng tần bảo vệ thích hợp sao cho khoảng cách tần số giữa các trạm không bị chồng lấn lên nhau. FDMA có thể sử dụng cho bất kỳ hệ thống điều chế nào, điều chế số hay tương tự, các trạm thu mặt đất muốn thu được tin tức phải dùng các bộ lọc thông dải tương ứng với tần số cần thu. Phương pháp này cho phép các trạm truyền dẫn liên tục mà không cần điều khiển định thời đồng bộ, thiết bị sử dụng khá đơn giản. Hiệu quả sử dụng công suất của vệ tinh không quá thấp. Hình 45: Hình ảnh đa truy nhập phân chia theo tần số. Nhận xét: Phương pháp này thiếu linh hoạt trong việc thay đổi cách phân phối kênh. Do các kênh truyền dẫn được phân chia theo các tần số quy định, khi muốn tăng số kênh bắt buộc phải giảm nhỏ băng thông nghĩa là thay đổi các bộ lọc thông dải đối với trạm thu, đồng thời phương pháp này tốn kém kênh truyền. 2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian ( TDMA ): Là một hệ thống các trạm thu mặt đất dùng chung một bộ phát đáp trên cơ sở phân chia theo thời gian. Trước hết phải sử dụng một sóng mang điều chế số. Hệ thống này thường được định ra một khung thời gian gọi là khung TDMA, khung thời gian này sẽ chia ra làm nhiều khoảng tương ứng với mỗi trạm mặt đất. Mỗi trạm sẽ phát sóng theo khe thời gian của khung quy định. Đồng thời giữa các khe thời gian cần khoảng thời gian trống để tín hiệu các trạm không chồng lên nhau về thời gian trong bộ phát đáp. Tương tự tại các trạm thu mặt đất, để lấy được tin tức cần xác định đúng khe thời gian để lấy sóng mang của chính nó, đây là phương pháp có thể sử dụng tốt nhất công suất vệ tinh. Vì tất cả các trạm cùng sử dụng một tần số nên bộ phát đáp được yêu cầu để chuyển tiếp các tín hiệu của một trạm tại một thời điểm. Ngoài ra, còn dễ dàng thay đổi được dung lượng truyền tải bằng việc thay đổi thời gian phát, thu nên hệ thống này có ưu điểm là linh hoạt trong việc chấp nhận thay đổi trong thiết lập tuyến. Hình 46: Khung TDMA. IV. cấu hình của trạm mặt đất: Trạm mặt đất bao gồm, phương tiện thông tin, phương tiện truyền dẫn mặt đất, phương tiện cung cấp nguồn và nhà điều khiển. Phương tiện thông tin có một Anten, máy phát công suất cao, máy thu tạp âm thấp cũng như thiết bị đa truy nhập điều chế và giải điều chế. Một tín hiệu được gửi đi từ một phương tiện truyền dẫn trên mặt đất ( gồm bộ ghép kênh ) được điều chế thông qua thiết bị đa truy nhập, điều chế và giải điều chế, tần số của tín hiệu đầu ra ( ở một tần số trung tần ) được biến đổi ra sóng phát ở bộ nâng tần. Công suất của tín hiệu này được khuếch đại đến mức yêu cầu nhờ bộ khuếch đại công suất cao, tín hiệu đầu đầu ra sẽ được Anten bức xạ lên vệ tinh. Trong trường hợp thu, trạm mặt đất thu tín hiệu từ vệ tinh sau đó được máy thu tạp âm thấp khuếch đại đưa đến bộ hạ tần và được biến đổi ra tần số trung gian. Sau đó được đưa đến phương tiện thông tin trên mặt đất thông qua thiết bị đa truy nhập điều chế và giải điều chế. Hình 46: Cấu hình của một trạm mặt đất. 1. Công nghệ máy phát: Máy phát công suất bao gồm có một bộ khuếch đại trung tần và một bộ khuếch đại công suất cao. Bộ khuếch đại trung tần khuếch đại tín hiệu từ bộ điều chế đưa tới tần số trung tần sau đó được biến đổi thành tần số sóng cực ngắn nhờ bộ đổi tần, sau đó tín hiệu được khuếch đại lên mức yêu cầu để phát đến vệ tinh. Có 2 loại máy phát công suất: - Máy phát khuyếch đại đồng thời nhiều sóng mang: (hình 47a) Hình 47: Cấu hình của bộ công suất cao. Độ rộng băng thông đủ rộng để khuếch đại một sóng mang với bất kỳ tần số nào và công suất ra có độ dự trữ đủ sao cho méo điều chế phát sinh từ sự khuếch đại đồng thời nhiều tín hiệu ở dưới mức quy định. Cấu hình này thường đắt khi số sóng mang nhỏ, nhưng thường thuận lợi cho khai thác. - Mỗi sóng mang được khuếch đại riêng bằng một bộ khuếch đại công suất cao HPA ( hình 47b ). Trong trường hợp này mỗi bộ khuếch đại không yêu cầu phải có băng tần rộng để điều chỉnh tần số khuếch đại đối với mỗi sóng mang cho trước. Cấu hình này này chỉ thích hợp khi số sóng mang ít. 2. Công nghệ máy thu: + Khuếch đại tạp âm thấp: Sóng bức xạ từ vệ tinh bị hấp thụ rất lớn cho tới khi chúng tới được mặt đất. Ví dụ các sóng trong băng Ku bị yếu đi khoảng 1/1021 so với tín hiệu ban đầu nếu thu bằng một Anten có đường kính 3,3m thì ở băng Ku mức thu tăng lên khoảng 10 triệu lần. Kỹ thuật bộ khuếch đại tạp âm thấp với nhiệt tạp âm thấp đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng. + Nhiệt tạp âm: Tạp âm sinh ra trong một máy thu thường được biểu thị bằng hệ số nhiệt tạp âm, được định nghĩa như sau: F = ( Nhiệt tạp âm ở đầu vào bộ khuếch đại / Nhiệt tạp âm ở đầu ra bộ khuếch đại). Hình 48: hệ số tạp âm. Tuy nhiên khi làm việc với các tín hiệu yếu như trong trường hợp thông tin vệ tinh thì nhiệt tạp âm được sử dụng thay thế cho hệ số tạp âm F. Nhiệt tạp âm là nhiệt của một điện trở gây ra tạp âm tương đương, sinh ra do bộ khuếch đại. Phần hai: Hệ thống thu truyền hình cáp cho một khu chung cư (có 3 toà nhà và có 100 thuê bao ) I. yêu cầu chung của hệ thống: 1. Khảo sát đặc điểm tại nơi thu: Trước tiên cần xác định rõ mục đích, người ta có thể phân định được các yêu cầu chủ yếu như sau: Trường hợp từ một vệ tinh: Anten thu được cố định và chỉ cần một đầu SHF, có phân cực chính xác theo dải tần của vệ tinh phát sóng. Trường hợp thu từ nhiều vệ tinh: Dùng nhiều Anten hay Anten phải có giá đỡ theo xích đạo và được điều khiển từ xa, có thể kết hợp cả 2 nếu cần.Tuỳ theo đặc tính phát sóng trên vệ tinh cần thu mà đầu SHF, ống dẫn sóng và đầu dò phân cực của Anten phức tạp nhiều hay ít. Và cũng tuỳ theo vệ tinh cần thu và tần số phát mà có các lựa chọn sau: ã Tần số của các vệ tinh có cùng một băng tần: + Ku1: băng tần thấp : 10,95 á 11,7 GHz + Ku2: băng tần trung: 11,7 á 12,5 GHz + Ku2: băng tần cao : 12.5 á 12,7 GHz Chúng được phát sóng với phân cực giống nhau, vì vậy chỉ cần một đầu thu SHF và một đầu dò phân cực cho chúng là đủ ã Tần số của các vệ tinh cần thu có cùng băng tần, nhưng khác phân cực: Đối với phân cực ngang và phân cực đứng ta dùng một đầu thu SHF nhưng phải có thêm mạch đảo phân cực, để có thể điều chỉnh phân cực cho tín hiệu và được điều khiển từ xa. Còn đối với phân cực vòng phải, vòng trái ta gắn thêm một đầu thu trên chảo Parabol khác và cũng có mạch đảo phân cực điều khiển từ xa và đặt cạnh máy thu. ã Tần số của các vệ tinh cần thu có trên 2 băng tần: Thông thường là trên băng tần thấp và cao. Thật vậy các băng tần phát sóng trên băng tần này chủ yếu theo hệ PAL và với phân cực ngang đứng, làm cho đơn giản phần thu. Ta sử dụng một chảo Parabol cho một băng tần thuộc một kênh. ống dẫn sóng cung cấp cho 2 đầu thu SHF, một dành cho băng tần thấp một dành cho băng tần cao. Một mạch đảo phân cực sẽ điều chỉnh đầu dò tuỳ theo phân cực. Nó được điều khiển từ xa tại nơi đặt máy thu. ã Thiết lập nơi thu tín hiệu truyền hình cho một khu tập thể: Trong trường hợp này thì phải làm sao cho mỗi thuê bao, có thể nhận được tín hiệu các chương trình truyền hình theo yêu cầu trong bấy cứ lúc nào. Vì vậy cần thiết phải có: + Bao nhiêu Anten cố định thì có tương ứng bấy nhiêu vệ tinh nằm ở các vị trí khác nhau trên quỹ đạo địa tĩnh cần thu. + Bao nhiêu đầu thu SHF thì có tương ứng bấy nhiêu băng tần và phân cực khác nhau cần thu. 2. Yêu cầu cụ thể: Dùng máy thu TVRO để bắt tín hiệu từ 5 vệ tinh với 10 đài có phủ sóng trong khu vực và đồng thời thu các đài phát hình địa phương ( HTV7, HTV9, VTV ) trên băng tần UHF và VHF. Cụ thể như sau: 1) HTV9 Digital Measat 1 2) VTV Digital Measat 1 3) VTV5 Digital Measat 2 4) ARIRANG Digital Asiasat 3S 5) CNN Digital Asiasat 3S 6) CCTV4 Digital Asiasat 3S 7) STAR TV Digital Asiasat 3S 8) FASHION TV Digital Asiasat 2 9) TV5 Digital Asiasat 2 10) APTN ASIA Digital Asiasat 2 Toàn bộ tín hiệu các đài thu được cho qua bộ ghép và bộ Amplifier, để phân phối cho 100 thuê bao của khu chung cư gồm 3 dãy A, B, và C. Khu nhà A có 10 tầng gồm 40 phòng và cũng là nơi đặt chảo Prabol, Anten UHF và VHF. + Tầng 1: 4 phòng thuê bao ( tầng trệt ) + Tầng 2: 4 phòng thuê bao. + Tầng 3: 4 phòng thuê bao. + Tầng 4: 4 phòng thuê bao. + Tầng 5: 4 phòng thuê bao. + Tầng 6: 4 phòng thuê bao. + Tầng 7: 4 phòng thuê bao. + Tầng 8: 4 phòng thuê bao. + Tầng 9: 4 phòng thuê bao. + Tầng 10: 4 phòng thuê bao. Khu nhà B có 10 tầng gồm 30 phòng. + Tầng 1: 3 phòng thuê bao ( tầng trệt ). + Tầng 2: 3 phòng thuê bao. + Tầng 3: 3 phòng thuê bao. + Tầng 4: 3 phòng thuê bao. + Tầng 5: 3 phòng thuê bao. + Tầng 6: 3 phòng thuê bao. + Tầng 7: 3 phòng thuê bao. + Tầng 8: 3 phòng thuê bao. + Tầng 9: 3 phòng thuê bao. + Tầng 10: 3 phòng thuê bao. Khu nhà C có 10 tầng gồm 30 phòng. + Tầng 1: 3 phòng thuê bao ( tầng trệt ). + Tầng 2: 3 phòng thuê bao. + Tầng 3: 3 phòng thuê bao. + Tầng 4: 3 phòng thuê bao. + Tầng 5: 3 phòng thuê bao. + Tầng 6: 3 phòng thuê bao. + Tầng 7: 3 phòng thuê bao. + Tầng 8: 3 phòng thuê bao. + Tầng 9: 3 phòng thuê bao. + Tầng 10: 3 phòng thuê bao. Mỗi tầng đều có chiều cao là 4m và phòng thu được đặt trên cùng khu nhà A của khu chung cư sau đó dùng cáp phân phối tới các thuê bao và đến các dãy nhà khác II. MÔ hình hệ thống: Toàn bộ hệ thống được chia làm 3 khối chính như sau: Hình 1. Sơ đồ khối mô hình thiết kế. 1. Phần thu: Gồm các bộ phận chính sau: - Chảo Anten Parabol, đường kính chảo tuỳ thuộc vao băng tần và cường độ trường EIRP tại điểm thu và Anten xương cá để thu các đài UHF và VHF. - Phải thu sóng, ống dẫn sóng và que phân cực. - Bộ khuếch đại dịch tần nhiễu thấp ( LNA và LNB ). - Cơ cấu điều khiển chảo ( Positioner ) quay theo góc ngẩng và phương vị. - Cơ cấu điều khiển góc quay phân cực ( Polarotor ). - Đầu thu vệ tinh cho ra tín hiệu RF có băng tần rộng nên có thể điều chỉnh được kênh ngõ ra của A – V. - Mạch điều khiển góc quay của Polarotor và Positioner. - Bộ điều khiển từ xa và bộ nhớ. - Máy thu dịch tần và điều chế AM cho ra tín hiệu hình RF ở băng tần cơ bản cấp cho máy thu hình dân dụng. - Bộ Combiner để ghép các kênh RF từ bộ Booster và máy thu đưa tới. - Bộ Amplifier: Đây là bộ khuếch đại dải rộng, có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu đủ lớn để cung cấp tín hiệu TV cho các thuê bao. - Dây dẫn song cao tần ( cáp đồng trục 75W ) truyền dẫn tín hiệu từ đầu ra bộ dịch tần LNB đến máy thu. - Ngoài ra để sử dung hiệu quả các thiết bị người ta còn dùng một số bộ ghép nối và bộ chia đường ( NIF ). 2. Khối phân phối: - Cáp đồng trục dải rộng: dùng truyền dẫn và phân phối tín hiệu ở băng tần cơ bản đến các thuê bao. - Các bộ NIF và các bộ Amplifier đường truyền ( nếu có ). Đầu ra tín hiệu cho từng phòng ( TV sockets ). 3. Phương án thực hiện: ã Có hai phương án thiết kế thu: - Tín hiệu truyền hình thu từ Anten vệ tinh ( Parabol ) qua bộ dịch tần nhiễu thấp ( LNA và LNB ) có tần số từ 0,95 á 2,1 GHz ( L- band ), au đó được đưa đến các bộ chia để đưa đến các đầu thu vệ tinh. + Khối thu vệ tinh ( Digital hay Analog dân dụng tuỳ theo vệ tinh cần thu ). Tín hiệu ngõ ra là A – V và RF, trong phương án nàyta sẽ lấy tín hiệu A – V để đưa vào bộ điều chế với cách này tín hiệu hình sẽ có chất lượng tốt. + Bộ điều chế tần số sẽ cho ra tín hiệu IF. Sau đó các tín hiệu có tần số RF ( UHF và VHF ) theo yêu cầu, tín hiệu RF lấy ra có thể chọn từ kênh 2 đến kênh 69. Thông thường người ta chọn từ kênh 31 trở lên để đưa đến bộ ghép. + Đồng thời tín hiệu truyền hình trực tiếp thu từ đài ( VTV và HTV7, HTV9 ) sẽ được khuếch đại lọc theo từng kênh và cũng được đưa đến bộ ghép. + Bộ ghép kênh sẽ ghép các kênh RF để đưa đến bộ khuếch đại công suất, tuỳ theo số thuê bao và suy hao mà chọn cho thích hợp. Sau bộ khuếch đại là bộ chia, bộ chia này có số đầu ra tuỳ chọn sao cho phù hợp nhất. Hình 2a: phương pháp thiết kế thu 1 - Tín hiệu truyền hình thu được từ Anten vệ tinh ( Parabol ) qua bộ dịch tần nhiễu thấp ( LNA và LNB ) có tần số từ 0,95 á2,1 GHz ( L- band ), sau đó được đưa đến bộ chia để đưa đến các đầu thu vệ tinh. Đầu thu ở đây dùng đầu thu chuyên dụng TV Convert. + Đặc điểm của đầu thu này là có tần số ngõ vào là L – band và băng tần ngõ ra rộng nên có thể cài đặt kênh tần số ngõ ra sao cho phù hợp. Vì tín hiệu ngõ ra của TV Convert là RF nên không cần phải điều chế và chuyển tần xuống, sử dụng phương pháp này tuy chất lượng hình không bằng phương pháp trên nhưng chấp nhận được và có giá thành phù hợp. + Vì tín hiệu ngõ ra là RF nên có thể đưa trực tiếp tới bộ ghép và tín hiệu truyền hình trực tiếp thu từ đài ( VTV, HTV7, HTV9 ) cũng sẽ được khuếch đại lọc theo từng kênh và cũng được đưa đến bộ ghép. Hình 2b: phương pháp thiết kế thu 2 ã Có hai phương pháp phân phối cáp: - Phân phối theo hình xương cá: + Đối với loại cấu trúc hình xương cá này có ưu điểm là tiết kiệm được dây dẫn nhưng sẽ phải dùng nhiều bộ chia nhóm hơn ( tổn hao đường truyền lớn ) và độ an toàn sẽ kém, chỉ cần một bộ chia nhánh hỏng sẽ mất toàn bộ tín hiệu cho các thuê bao sau nó, hoặc khi đứt dây cũng xảy ra trường hợp tương tự khó khăn cho sửa chữa và thay thế. a. Cấu trúc hình xương cá b. Cấu trúc hình cây Hình 3 a, b: Cấu trúc hình xương cá và hình cây. - Phân phối theo hình cây: Đối với cấu trúc hình cây này tuy có tốn dây hơn để sửa chữa và khắc phục được các nhược điểm của cấu trúc hình xương cá. ã Cấu trúc của khu chung cư: - Khu nhà A: có 10 tầng, mỗi tầng đều có 4 phòng. Hình 4: Cấu trúc phòng của nhà khu A Cấu trúc các phòng của một tầng của khu chung cư đều tương tự nhau, mỗi tầng đều có 4 phòng và có cấu trúc diện tích như sau: Phòng có diện tích: 5m ´ 8m có 2 phòng 5m ´ 10m có 1 phòng 6m ´ 8m có 1 phòng ở dãy này các Anten Parabol và các Anten khác được đặt tại tầng trên cùng và phòng thu được đặt tại đó. - Khu nhà B có 10 tầng, mỗi tầng đều có 2 phòng. Hình 5: Cấu trúc phòng của nhà khu B. Cấu trúc các phòng của một tầng của chung cư đều tương tự nhau, mỗi tầng đều có 3 phòng và có cấu trúc diện tích như sau: Phòng có diện tích: 5m ´ 8m có hai phòng 6m ´ 12m có một phòng Các tầng khác cũng có cấu trúc tương tự: - Khu nhà C: cũng có tất cả 10 tầng và đều có 3 phòng cho mỗi tầng. Dãy nhà này cũng có cấu trúc tương tự như dãy nhà B, các phòng cũng có diện tích như dãy nhà B. Hình6: Cấu trúc tổng quát của khu chung cư. III. số liệu cụ thể: 1. Chọn và lắp đặt Anten: Bảng sau đây cho biết các góc ngẩng, góc phương vị, phân cực ở TP. Hồ Chí Minh ( 106,6 E; 10,8° N ) cho 4 vệ tinh cần thu. Tên vệ tinh Toạ độ vệ tinh Góc ngẩng qe Góc phương vị ja Asiasat 3S Asiasat 2 Measat 1 Measat 2 105,5°E 100,5°E 91,5°E 148°E 77,23° 75,26° 68,27° 40,9° 185,85° 29,7° 55,27° 102° - Vì theo yêu cầu của đề tài là thu 10 đài từ vệ tinh và các đài được xem như là độc lập nhau. 10 đài này nằm trên 4 vệ tinh khác nhau nên ta dùng 4 Anten và 10 đầu thu. - Lựa chọn đường kính của Parabol cho thiết bị thu tuỳ thuộc vào: + Công suất thấp nhất của vệ tinh trong các vệ tinh cần thu, vì cường độ sẽ quyết định đến độ lợi hay đường kính của Anten. + Hệ số tiếng ồn của đầu SHF ( LNB ). + Nơi lắp đặt trạm thu, là cho cá nhân hay cho tập thể - Theo phụ lục thì mức EIRP của vệ tinh được cho như sau: + Asiasat 3S là 32dBw thu đài Arirang, CNN, CCTV4, Star TV băng C nên chọn đường kính Anten là 1,8m. +Asiasat 2 là 37dBw, thu đài Fasion TV, TV5, APTN ở băng C nên chọn đường kính Anten là 1,2m. + Measat 1 là 41,5 dBw thu các đài HTV9, VTV1 ở băng C nên chọn đường kính Anten là 1,8m. + Measat 2 là 59dBw thu đài VTV5 ở băng Ku nên chọn đướng kính Anten là 0,6m. + Dùng Anten dàn thông thường để thu đài địa phương, ở đây ta chọn 2 dàn Anten, một cho kênh UHF và một cho kênh VHF: hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại Anten do đó chúng ta nên chọn mua loại có đăng kí chất lượng và có xuất xứ rõ ràng. 2. Chọn bộ LNA và LNB: Ta biết đầu thu SHF sẽ quyết định rất lớn tới chất lượng tín hiệu hình thu từ vệ tinh. Khi chọn cần chú ý đến các chỉ số sau: + Dải tần công tác + Hệ số tiếng ồn [ N ( dB )], phải ổn định trên toàn bộ dải tần ( thường 1,5 – 2,5 dB và càng nhỏ càng tốt ). + Độ lợi phải đều trên dải tần ( 40 á 50 dB ). + Tỷ số sóng đứng [ S < 1,3 ]. + Độ nhiễu nhiệt phải bằng 16°K. + Chọn loại LNB có cả hai phân cực: phương thức này được dùng nhiều trong những năm gần đây, do khá thuận tiện và giá thành hợp lý. 3. Chọn máy thu TVRO: - Dùng loại đầu có cả Tuner, Modul để có thể cài đặt kênh ngõ ra theo mong muốn. - Dùng đầu có các thông số sau: + Tần số ngõ vào fe = 920 : 2050MHz. + Tần số ngõ ra fa = 47 á 68 MHz và fa = 118 : 446 MHz. + Trở kháng 75 W. + Pa = 95 dBmV. 4. Chọn bộ Booster: Vì dùng 2 Anten để thu 2 băng tần UHF và VHF, để cho tiện lợi ta có thể chọn bộ Booster dải rộng dùng cho cả 2 kênh. Cũng nên chọn loại có chất lượng tốt trên thị trường đảm bảo cho việc thu tín hiệu như mong muốn. 5. Chọn loại cáp ( Cable ): Ta dùng loại cáp đồng trục 75W, thông dụng nhất là loại 5c của Nhật và Mỹ là tốt nhất để giảm tổn hao. 6. Chọn các bộ phận và chia đường: Tuỳ theo chức năng và yêu cầu từng vị trí mà ta lựa chọn cho phù hợp. Vì chung cư cao đến 10 tầng và các đường dây tín hiệu được đi nhiều nên ta dùng các bộ đẩy tín hiệu đường dây. 7. Tính toán suy hao: Để đơn giản cho việc tính toán, ta chỉ cần tính mức suy hao cụ thể của thuê bao có mức suy hao nhỏ nhất tại mỗi tầng tới đầu ra của bộ khuếch đại công suất. Từ yêu cầu cụ thể, sơ đồ thiết kế hệ thống thu TVRO của chung cư và chỉ số suy hao của các thiết bị theo Catalogue ta thấy lựa chọn linh kiện như vậy là tối ưu. Vì từ mức suy hao nhỏ nhất đó ta có thể tính toán được mức suy hao lớn nhất và nhỏ nhất cho mỗi tầng như sau: Hình7 : Sơ đồ thiết kế hệ thống thu. Từ bộ chia 4, ta phân phối ra các dãy nhà và từ mỗi dãy nhà ta sử dụng bộ chia 8 và bộ chia 3 ghép nối tiếp rồi phân phối đến các thuê bao. hình 8a: Dãy A. Hình 8b: dãy B. Hình 8c: dãy C. Dãy a: có 10 tầng ã Tầng 10: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 = 5dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 10 + 16 + 10 )m = 0,64dB Mức suy hao tổng = 15.64dB ã Tầng 9: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 2 = 10dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 10 + 16 + 10 )m = 0,64dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 4m = 0,08dB Mức suy hao tổng: = 20,72dB ã Tầng 8: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 3 = 15dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 10 + 16 + 10 )m = 0,64dB Mức suy hao của dãy liên tầng: (4 + 4 )m = 0,16dB Mức suy hao tổng: = 25,8dB ã Tầng 7: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 4 = 20dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 10 + 16 + 10 )m = 0,64dB Mức suy hao của dãy liên tầng: (4 + 4 +4 )m = 0,24dB Mức suy hao tổng: = 30,88dB ã Tầng 6: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 5 = 25dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 10 + 16 + 10 )m = 0,64dB Mức suy hao của dãy liên tầng: ( 4 + 4 +4 +4 )m = 0,32dB Mức suy hao tổng: = 35,96dB ã Tầng 5: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 6 = 30dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 10 + 16 + 10 )m = 0,64dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 20m = 0,4dB Mức suy hao tổng: = 41,04dB ã Tầng 4: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 7 = 35dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 10 + 16 + 10 )m = 0,64dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 24m = 0,48dB Mức suy hao tổng: = 46,12dB ã Tầng 3: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 8 = 40dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 10 + 16 + 10 )m = 0,64dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 28m = 0,56dB Mức suy hao tổng: = 51,2dB ã Tầng 2: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 9 = 45dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 10 + 16 + 10 )m = 0,64dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 32m = 0,64dB Mức suy hao tổng: = 56,28dB ã Tầng 1: ( tầng trệt ) Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 10 = 50dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 10 + 16 + 10 )m = 0,64dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 36m = 0,72dB Mức suy hao tổng: = 61,36dB Dãy b: có 10 tầng ã Tầng 10: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 = 5dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1,2dB Mức suy hao tổng = 16,2dB ã Tầng 9: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 2 = 10dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 4m = 0,08dB Mức suy hao tổng = 21,28dB ã Tầng 8: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 3 = 15dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: ( 4 + 4 )m = 0,16dB Mức suy hao tổng = 26,36dB ã Tầng 7: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 4 = 20dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 12m = 0,24dB Mức suy hao tổng = 31,44dB ã Tầng 6: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 5 = 25dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: ( 4+4+4+4)m = 0,32dB Mức suy hao tổng = 36,52dB ã Tầng 5: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 6 = 30dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy trên tầng: 20m = 0,4dB Mức suy hao tổng = 41,6dB ã Tầng 4: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 7 = 35dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 24 m = 0,48dB Mức suy hao tổng = 46,68dB ã Tầng 3: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 8 = 40dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 28m = 0,56dB Mức suy hao tổng = 51,76dB ã Tầng 2: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 9 = 45dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 32m = 0,64dB Mức suy hao tổng = 56,84dB ã Tầng 1:(tầng trệt) Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 10 = 50dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 32m = 0,64dB Mức suy hao tổng = 61,92dB DãY C: Có 10 tầng ã Tầng 10: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 = 5dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1,2dB Mức suy hao tổng = 16,2dB ã Tầng 9: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 2 = 10dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 4m = 0,08dB Mức suy hao tổng = 21,28dB ã Tầng 8: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 3 = 15dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: ( 4 + 4 )m = 0,16dB Mức suy hao tổng = 26,36dB ã Tầng 7: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 4 = 20dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 12m = 0,24dB Mức suy hao tổng = 31,44dB ã Tầng 6: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 5 = 25dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: ( 4+4+4+4)m = 0,32dB Mức suy hao tổng = 36,52dB ã Tầng 5: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 6 = 30dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy trên tầng: 20m = 0,4dB Mức suy hao tổng = 41,6dB ã Tầng 4: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 7 = 35dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 24 m = 0,48dB Mức suy hao tổng = 46,68dB ã Tầng 3: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 8 = 40dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 28m = 0,56dB Mức suy hao tổng = 51,76dB ã Tầng 2: Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 9 = 45dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 32m = 0,64dB Mức suy hao tổng = 56,84dB ã Tầng 1:(tầng trệt) Mức suy hao nhỏ nhất của thiết bị: Mức suy hao của bộ chia 8 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 3 = 5dB Mức suy hao của bộ chia 4 ´ 10 = 50dB Mức suy hao của dây nội tầng: ( 32 + 28 )m = 1.2dB Mức suy hao của dãy liên tầng: 32m = 0,64dB Mức suy hao tổng = 61,92dB 8. Chọn máy khuếch đại công suất: Ta biết để đảm bảo cho TV thu được tín hiệu tôt nhất, thì mức tín hiệu đầu vào cho phép từ ( 5 á15 ) dB. Căn cứ vào kết quả tính toán và mức tín hiệu cho phép, ta thấy suy hao tới thuê bao có mức suy hao ở tầng 1 là lớn nhất so với các thuê bao khác trong toàn khu chung cư và mức suy hao đó là: 61,92dB. Như vậy ta chọn bộ khuyếch đại công suất sao cho phù hợp với độ suy hao cho phép mà ta vẫn có thể xem được tín hiệu tốt nhất. IV. chọn vị trí lắp đặt: 1. Khảo nơi thu tín hiệu: Vị trí tại nơi thu phải trống trải và nhất là hướng vệ tinh cần thu không được che khuất. Muốn như vậy thì phải xác định hướng Nam địa lý và góc cần điều chỉnh giữa hướng bắc từ trường và bắc địa lý bằng la bàn. Chúng ta sẽ có trục bắc - nam. Sau đó tính các góc phương vị và góc ngẩng của các vệ tinh cần thu. Người ta có thể xem xét tại chỗ bằng mắt, góc ngẩng ( góc nâng ) có bị vật cản hay không để có thể thu được vệ tinh này hay vệ tinh khác. Nếu có vật cản thì phải tìm cách khắc phục, hay thay đổi vị trí hoặc nâng cao Anten khỏi vật cản. 2. Kế hoạch lắp đặt: Một Anten Parabol phải có sức chịu đựng với gió và nhất là đối với loại có đường kính lớn. Vì vậy tính toán một cách kỹ lưỡng. Việc thiết lập một mạng cáp để phân phối tín hiệu thì phải được phép của cơ quan viễn thông quốc gia. a. Lắp đặt Anten Parabol: Một Anten Parbol gồm có: Trụ đỡ, giá đỡ, Parabol ( chảo ), đầu SHF, có thể có một phần Motor. Đối với máy thu vệ tinh kỹ thuật số thì phải kiểm tra chỉ số cường độ tín hiệu và chất lượng tín hiệu. Tốt nhất là là đạt mức tối đa hoặc đạt bằng mức Anten chuẩn. Tắt mở máy thu vệ tinh nhiều lần để xác định các kênh đã thu được lưu tốt nhất, không bị trói tần số. Thử tất cả các nút trên Remote để đánh giá chức năng hoạt động của máy có tốt hay không. Xem thử hình ảnh thu được ngay tại chân Anten Parabol bằng một đoạn dây Anten ngắn và so sánh với khi truyền qua đường cáp dài đến các phòng. Nếu hình ảnh như nhau hoặc giảm chất lượng không đáng kể là đã đạt yêu cầu. Nếu hình ảnh giảm chất lượng nhiều thì phải kiểm tra lại và lắp đặt lại đường truyền. ã Cố định giá đỡ Anten: Trụ đỡ phải được cố định thẳng đứng và luôn luôn phải ở vị trí ổn định. Thông thường trụ đỡ được làm bằng sắt mạ kẽm chịu nhiệt: đường kính trong khoảng 50mm cho các loại Anten 85/ 90 cm và 140mm cho các Anten có 300cm đường kính, chiều dài trụ đỡ 60 đến 120 cm. Điểm chọn đặt thiết bị thu sóng phải là nơi thoáng để chọn thu được nhiều vệ tinh dễ dàng. Tránh chỗ đặt xung quanh có chướng ngại vật cao vì khi muốn chuyển thu vệ tinh khác mà bị chắn thì phải rời Anten khó khăn. Kiểm tra ốc vít trên giá đỡ, khung sườn, mặt phản xạ Anten có siết chặt hay không nếu ốc vít lỏng, mặt phản xạ Anten có thể lệch thì sẽ làm giảm chất lượng hình ảnh. Chọn đường truyền dây ngắn nhất để chống suy hao tín hiệu. Không nên lắp đặt một Anten có kích thước lớn mà trụ đỡ không đủ lực để đảm bảo cho Anten vững chắc, trong khi lắp đặt trụ đỡ không được nghiêng trên nền. Các đường dây điện phải đặt trong ống nhựa bao gồm: các dây cung cấp nguồn điện, dây tín hiệu và các loại dây điều khiển Anten. Hiện nay trên thị trường có loại dây nhiều sợi gồm: hai dây cáp đồng trục, một dây cáp nguồn có 5 dây dẫn cho Motor và điều khiển đảo cực Polarotor. Các loại này dùng để trang bị cho các trạm thu có Anten được cơ giới hoá. Thiết bị nối đất có thể dùng lưới được tráng kẽm chôn dưới mặt đất hay nối vào đường dây của mạng lưới điện hay đường ống nước, các trụ Anten và các mạch điện thiết bị Anten phải nối vào hệ thống này. Cố định giá đỡ và mặt phản xạ. ã Giá đỡ AZ – EL: Trước tiên đặt giá đỡ cố định vào trụ, sau đó hãy lắp đặt và điều chỉnh phương hướng, hướng cho phản xạ theo hướng dẫn của nhà sản xuất trong bảng hướng dẫn kèm theo thiết bị. Phải lưu ý xem mặt phản xạ có bị hư hỏng hay không và phải cẩn thận trong việc lắp ráp. Vì độ lợi của Anten sẽ bị giảm khi bề mặt phản xạ bị méo dạng. Đường kính của trụ đỡ được quy định theo hướng dẫn của nhà sản xuất. ã Giá đỡ theo xích đạo: Việc lắp đặt giá đỡ theo xích đạo phức tạp hơn. Nó được cố định trên trụ đỡ và được điều chỉnh trước theo hướng trục Bắc – Nam, nhờ la bàn điều chỉnh để nhận được hướng Bắc địa lý. Người ta sử dụng phương pháp thứ hai để tính góc lệch ngoài và góc nghiêng để tìm ra góc ngẩng, sau đó thì mới lắp đặt mặt phản xạ, cần phải lắp đặt cẩn thận. Nếu là loại Anten có tiêu điểm lệch ( OffSet ), giá đỡ theo xích đạo sẽ khác nhưng phần điều chỉnh trước là giống nhau. b. Lắp đặt giá đỡ phải và đầu SHF: Trước tiên là lắp đặt phễu trên đầu SHF, nhờ một miếng đệm đặt ở giữa hai vòng kẹp của ống dẫn sóng. Thông thường đầu SHF phải được bảo vệ bằng một miếng nhựa che kín, toàn bộ được cố định tại tiêu điểm phản xạ bằng giá đỡ có 3 chân hay bằng giá đỡ của loại Anten có nhiều tiêu điểm lệch. Nhà sản xuất quy định cho khoảng cách tiêu điểm của Anten, chúng ta có thể dùng kích thước để đo khoảng cách này, từ đáy Anten đến đầu vào phải. Có nhiều loại Anten có thể tinh chỉnh được khoảng cách này với đầu phát. Thông thường các Anten được giao với đầu SHF đã được lắp đặt và điều chỉnh sẵn, đặc biệt là đối với Anten tiêu điểm lệch. Đầu SHF phải được điều chỉnh đúng, trục của nó phải trùng với trục của Parabol. Tất cả những việc làm này phải tiến hành cẩn thận và chính xác. Có những phụ kiện đặc biệt để lắp đặt SHF và tiêu điểm của một Anten Parabol để có thể đặt được 2 nguồn: Một nguồn vào đúng tiêu điểm, còn cái thứ hai có tiêu cự lệch để có thể nhận được vệ tinh thứ hai có khoảng cách với vệ tinh thứ nhất là 3 độ trên quỹ đạo địa tĩnh. Một loại mũ bằng chất dẻo không nhạy với các sóng siêu cao tần, được lắp đặt để che các đầu SHF, mạch đảo cực và mạch chọn đầu, nó phải đảm bảo phủ được kín các thiết bị này. Các đường cáp đồng trục và cáp điều khiển được lắp đặt dài theo giá đỡ của Parabol và cố định theo chân trụ đỡ. c. Điều chỉnh đầu dò hay xoay cực – Palarotor: Đầu chọn phân cực có đầu dò di động mà sự di chuyển được điều khiển từ xa tại máy thu. Đầu dò có thể di chuyển trên 90° từ vị trí phù hợp với phân cực ngang đến vị trí là phân cực đứng. Là một thiết bị tinh chỉnh được lắp đặt gần máy thu, sự di chuyển của đầu dò phải lớn hơn 90° sao cho sự điều chỉnh không bị che khuất tại mỗi vị trí. Như vậy thì mới có thể tinh chỉnh được. Việc điều chỉnh được thực hiện theo từng xung đột từ 0,8 đến 2,2 ms với một nhịp điệu theo chu kỳ từ 17 đến 21 ms, nguồn điện là 5V một chiều. v. bảng thống kê thiết bị: STT Thiết bị Số lượng Đơn vị tính 1 Anten Parabol 1,8m 2 Bộ 2 Anten Parabol 1,2m 1 Bộ 3 Anten Parabol 0,6m 1 Bộ 4 Bộ khuếch đại UHF/ VHF 1 Bộ 5 Bộ khuếch đại CATV 4 Bộ 6 Bộ đẩy đường dây 3 Bộ 7 LNB ( Băng Ku ) 1 Bộ 8 LNB ( Băng C 16°K ) 3 Bộ 9 Anten xương cá VHF 1 Bộ 10 Aten xương cá ( UHF ) 1 Bộ 11 Booster 2 Bộ 12 Bộ chia 2 1 Bộ 13 Bộ chia 3 3 Bộ 14 Bộ chia 4 34 Bộ 15 Bộ chia 8 4 Bộ 16 TV 14” 110 Chiếc 17 Cáp truyền tín hiệu 2000 Mét 18 Dây điện 60 Mét 19 Máy thu 3 Chiếc 20 Jack F5 250 Chiếc 21 ổ cắm cáp đồng trục 75W 100 Chiếc 22 Trụ Anten 6 Chiếc 23 Bát sắt 12 Chiếc 24 Đinh thép 30 Hộp 25 Băng keo 20 Cuộn Phần một: lý thuyết chung 1 Chương I: Tổng quan về thông tin vệ tinh 1 i. giới thiệu chung. 1 Ii. Đặc điểm các thông tin vệ tinh. 1 1. Nguyên lý thông tin vệ tinh. 1 2. Nhược điểm của thông tin vệ tinh: 5 IIi. tần số làm việc của thông tin vệ tinh 7 1. Khái niệm của sổ vô tuyến : 7 2. Phân định tần số. 8 3. Độ rộng băng tần thông tin vệ tinh: 12 IV. Cấu hình hệ thống thông tin vệ tinh 13 Cấu hình của một hệ thống thông tin vệ tinh là trạm mặt đất-vệ tinh-mặt đất do đó được chia làm hai phần chính là phần không gian và phần mặt đất. 13 1. Phần không gian: 13 2. Phần mặt đất: 13 V. Kỹ thuật thông tin vệ tinh số. 15 1. Giới thiệu chung. 15 2. Tạo và xử lý tín hiệu IDR. 16 Vi. Các thông số kỹ thuật hệ thống vệ tinh. 17 1. Công suất tương đương đẳng hướng. 17 2. Các loại tổn hao: 18 3. Độ lợi Anten: 18 4. Tạp nhiễu: 18 5. Các thông số đánh giá tạp nhiễu: 19 Chương II: Hệ thống thu tryền hình tương tự qua vệ tinh. 21 I. Sơ đồ khối hệ thống thu tương tự. 21 1. Anten phát thu. 21 2. Phễu thu sóng (Feedhorn): 23 3. Khối thu vệ tinh 24 II.CáC THÔNG Số QUAN Trọng CủA TRUYềN HìNH TƯƠNG Tự 27 1. Các thông số cấu trúc: 27 2- Các thông số điện: 28 3. Tạp nhiễu nhiệt: 30 4. Hệ số sóng đứng S: 31 Chương III 33 Hệ thống thu truyền hình số qua vệ tinh 33 I. Sơ đồ khối hệ thống thu tuyền hình số: 33 1. Sơ đồ khối hệ thống thu truyền hình số. 33 2. Điều chế Q-PSK. 34 3. Mã hoá MPEG-2. 38 II. Nén video. 41 1. Khái niệm chung. 41 2. Nén Video: 44 3. Mã hoá MPEG – 2: 56 III. đa truy nhập. 59 1. Đa truy nhập phân chia theo tần số ( FDMA ). 59 2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian ( TDMA ): 60 IV. cấu hình của trạm mặt đất: 61 1. Công nghệ máy phát: 62 2. Công nghệ máy thu: 63 Phần hai: Hệ thống thu truyền hình cáp cho một khu chung cư (có 3 toà nhà và có 100 thuê bao ) 64 I. yêu cầu chung của hệ thống: 64 1. Khảo sát đặc điểm tại nơi thu: 64 2. Yêu cầu cụ thể: 65 II. MÔ hình hệ thống: 67 1. Phần thu: 67 2. Khối phân phối: 68 3. Phương án thực hiện: 68 III. số liệu cụ thể: 73 1. Chọn và lắp đặt Anten: 73 2. Chọn bộ LNA và LNB: 74 3. Chọn máy thu TVRO: 75 4. Chọn bộ Booster: 75 5. Chọn loại cáp ( Cable ): 75 6. Chọn các bộ phận và chia đường: 75 7. Tính toán suy hao: 75 IV. chọn vị trí lắp đặt: 87 1. Khảo nơi thu tín hiệu: 87 2. Kế hoạch lắp đặt: 88 v. bảng thống kê thiết bị: 91