Главная » Мануалы

1 ... 14 15 16 17 18 19 20 ... 22

симости от выбранной программы и обеспечивает переключение уровня музыка - речь, управляемого с передающей стороны. Частью этой подгруппы являются клавиатура управления и дисплей (вид программы, опознавание передатчика). К демультиплек-сору подключаются функциональные блоки для коррекции ошибок (две ошибки корректируются, пять опознаются), перекрытия (маскирования) ошибок и для цифро-аналогового преобразования. Последний работает с единственным между двумя каналами де-мультиплексным 16-разрядным цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Применяемый выходной фильтр после ЦАП служит для подавления нежелательных составляющих помех в аналоговом выходном сигнале. В приемнике наряду с регуляторами мощности предусмотрены кнопочные регуляторы для выбора левого или правого канала монофонической передачи и переключатель для выбора канала входного преобразователя. Имеются индикаторы уровня музыки и речи, а также дисплей идентификации программ (станций), контроля синхронизации и уровня принятого сигнала. Переключателем можно выбрать любую из 16 программ или тип программы. Преимущество передачи программ на одной частоте (в нашем случае 118 МГц) - не только возможность передачи высококачественного звука, но и большой набор сервисной информации и отсутствие необходимости настройки на каждую программу (станцию). Емкость дополнительной информации на каждый стереоканал составляет 16 кбит/с. В ее состав входят: время программы (моно, стерео, квадро и др.); тип программы (16 типов: речь - семь типов, музыка - семь типов); выбор режима речь - музыка для устранения нежелательных ощущений восприятия одного уровня речи и музыки; начальная громкость, помогающая слушателю установить откалиброванную выходную мощность под заданный им уровень воспроизведения; динамический диапазон информация для слушателя о динамическом диапазоне передачи для выбора им режима воспроизведения.

Указанные параметры отображаются на линейном дисплее и вместе с видеотестсм в телевидении предназначены для улучшения обслуживания потребителя.

5.2. ЗАЩИТА ОТ ОШИБОК

Передача цифровых звуковых сигналов производится по отведенному каналу спутниковой системы TV-SAT со стандартными параметрами. Поэтому интерференция в звуковом канале, обусловленная влиянием телевизионных каналов, незначительна. Вследствие установленных допусков на взаимное влияние двух каналов, загруженных телевизионными сигналами, кодирование в канале спутникового участка производится кодом БЧХ (63,44). Одновоеменно передаваемые 16 стереопрограмм размещены в одном 63-разрядном слове кода 4X11 бит. Остальные три бита (младшие разряды) 14-разрядного отсчета передаются незащищенными. При использовании модифицированного кода БЧХ (63,

44) отдано преимущество исправлению двух и обнаружению дальнейших трех ошибок. Учитывая особую важность системы кодирования, рассмотрим подробнее принятую схемную концепцию-кодера-декодера БЧХ.

Выбранный код БЧХ (63,44) имеет длину блока п = 63 бита. Передаваемая информация звукового сигнала кодирования k~ = 44 бит. Остальные n-k=l9 бит. Код БЧХ однозначно описывается производящим полиномом

g (х) х^ + х^ + х^> + + + + + 1.

в кодере обеспечена делимость без остатка слова блочного-кода на производящий полином. Процесс кодирования состоит из двух фаз. На первой фазе 44-разрядное информационное слово-последовательно поступает в регистр сдвига, охваченный обратной связью, и одновременно передается. В регистре сдвига производится деление на производящий полином gix). На второй фазе в ре--гистр поступает 19-разрядная избыточность, которая также одновременно передается. В двухступенчатом неалгебраическом деко- дере реализуются коррекция и обнаруженные методом проверки делимости частичным полиномом §з(х) и §4{х) в качестве коэф--фициентов производящего полинома g{x). Схема исправления, ошибок представляет собой модифицированный детектор Меггита.

В первой ступени процесс также состоит из двух фаз. На пер- ; вой фазе 63-разрядное слово подается на промежуточное запоми- нающее устройство (ЗУ) первой ступени. Одновременно в регист- ре сдвига, охваченном обратной связью, производится деление на giix). На второй фазе информация считывается и передается. Ес-1 ли в регистре сдвига есть признаки ошибки 8{х)фО, то произво- дится исправление искаженного информационного бита и исправление признака (синдрома). Поэтому удается за 63 такта сдвигав-исправить абсолютно все ошибки в блоке.

Во второй ступени передаваемая информация одновременно! считывается регистром сдвига обратной связи и делится на час- тичный полином g4{x). Поскольку каждой обнаруживаемой ошиб- ке поставлен в соответствие признак 5{х)Ф0, то с помощью по-1 следующей интерполирующей схемы сообщается, что данный от- счет заменяется арифметическим значением соседних отсчетов, не1 подвергшихся воздействию помех. i

При распределении цифрового звукового потока на приеме, критичными являются импульсные помехи, возникающие от быто- вых приборов, которые приводят к связанным ошибкам. Для исп- равления этих ошибок коды БЧХ непригодны и применяется пере-,-межение.

Точный анализ канального кодирован11я показывает, что выб-1 ранный способ не подвержен влиянию связанных ошибок, если их! длительность не превышает 160 бит. 1

Подобное свойство канального кодирования обусловлено струк- i турой сигнала, стратегией частичного распознавания ошибок и структурой кода БЧХ. При появлении связанных ошибок внутри 166

блока из 63 бит искажается много символов. Если ошибка распространяется на весь блок, то примерно 50% всех бит искажается. Ошибки такого рода могут иметь различные последствия:

искажение ведет к другому возможному слову кода БЧХ. В этом случае декодер не может распознать ошибку и возникает акустический щелчок;

искажение образует недопустимое слово из 63 бит, которое так близко к допустимому (расстояние Хемминга равно единице или двум), что декодер ошибочно исправляет его. Эффект тот же, что и в предыдущем случае;

ошибка распознается. Применяется интерполяция, которая функционирует с большой вероятностью, если связанная ошибка не простирается более чем на 160 бит, т. е. на 2 блока. Полезным оказывается свойство кода БЧХ создавать минимальное свободное расстояние d, равное 8, хотя между многими соседними словами расстояние d больше 8.

Следовательно, код БЧХ обладает большей избыточностью, чем нужно для совершенного кода. При применении распознавания это означает, что относительная доля обнаруженных ошибок много больше, чем для совершенного кода. Если оценить код БЧХ (63, 44), то получим

общ

244 О 44

631 , f63-1 и

3 = общ - X - 2 = - 2 - 2

При этом Побщ=П[ + П2 + Пз и выражаст общее число всех возможных 63-разрядных слов блока БЧХ, где щ - число правильных слов БЧХ, которое равно числу различных информационных слов, соответствует числу слов, имеющих расстояние Хемминга, равное единице или двум до правильного слова, и Пз охватывает остальные искаженные слова, ошибки которых распознаваемы. Условная вероятность того, что при наступлении связанной ошибки будет акустический удар (щелчок), согласно вышеизложенному

Ре = ( 1 + п,)/п, 266/28 = 2-8 - 0,4 о/о.

Условная вероятность того, что наступит маскировка ошибки,

P,= 1-Pe s99,6o/o.

При выборе метода модуляции остановились на двукратной фазоразностной модуляции (ФРМ), так как на основе более высокой разности ширины полосы импульсного сигнала можно повысить скорость передачи сигналов и сделать ее больше, чем чистая скорость передачи информации, т. е. обеспечить избыточность. Кроме того, цифровой звуковой сигнал с 26 стереопрограм-мами передается в спутниковом канале со скоростью 20,48 Мбит/с

и должен передаваться в полосе 14 МГц. Обычная ФРМ в таких условиях не реализуется. Демодулятор приемника получается экономичнее, чем при более высоких уровнях модуляции.

Выбранная система двукратной ФРМ модуляции, с одной стороны, дает среднюю скорость ошибки битов {ВЕР) -10~ для случая когерентной демодуляции при отношении сигнал-шум 6 дБ (при ширине полосы спутниковой системы 27 МГц); с другой - беспомеховый прием возможен до ВЕР=\0- при защите от ошибок кодом БЧХ (63,44). Следовательно, в центре зоны охвата спутниковой связью достаточно иметь небольшие приемные антенны, а в неблагоприятных условиях на границах охвата хороший прием можно обеспечить за счет направленности антенны.

Для передачи 16 стерео- или 32 монорадиопрограмм выбран чисто цифровой способ, при котором отдельные моноканалы кодируются ИКМ, каждый отсчет группируется в модуляционную блоковую структуру и затем несущая модулируется двукратной ФРМ. В соответствии с правилами двукратной ФРМ следует образовать два потока битов или два частичных блока кодов одинаковой длины.

Для передачи радиопрограмм и идентификации типа (номера) программ используются определенные биты кода, и они, в свою очередь, группируются в новый кодовый блок, называемый подблоком. Главный кодовый блок и подблоки изображены на рис. , 5.3.

Структура кодового блока определяется условиями передачи 16 стереопрограмм (32 монопрограмм) и частоты дискретизации 32 кГц. Квантование в студии 16-разрядное, и используется 16/14 преобразование с плавающей запятой для согласования с линия- ми подачи программ. j

При выборе способа исправления ошибок следует исходить из! числа случайно распределенных ошибок в спутниковом канале с J максимальной частотой ошибок 10~. Далее учитывается, что за-1 щита всех 16 бит одного отсчета нецелесообразна. При этих об- стоятельствах был выбран код БЧХ (63,44), который содержит 4X11 бит четырех отсчетов (соответственно числу четырех прог-\ раммных каналов) и позволяет исправить две или три ошибки, обнаружить и замаскировать всего пять или четыре ошибки, на каждый кодовый блок.

63 бита кода БЧХ передаются немедленно. Им в первом блоке : первого полукадра соответствуют стереоподканалы Ll,Rl,Lll,RU или обычно каналы Lns, Рт-з, Ln-i, Следует учесть, что \

этот блок связан со следующим блоком однобитовым временным уплотнением. К этому же блоку относится 64-й бит, используемый для идентификации, и четыре по три бита младших разрядов че- J тырех программных каналов LI, R\, Lll, R\l, защита которых не i предусмотрена. -i

По причине необходимости использования более простой схемотехники приемника применяется разностное кодирование четы- = рехпозиционной ФРМ, т. е. применяются четыре фазы ФРМ с раз-

11iam

Sum

-Ш{5бит)

ВЧХ-блак

1+11

Z!L1 m LIL RF 2 3 3 3 3

(n) 320 бит = 1/32000с

Рис. 5.3 Формат главного блока: SY1, SY2--биты синхронизации, SD1, SD2-биты служебной информации; L1, LI, LII, R11...LN, RN -биты моносигналоз стереоканала (R + L); MSB, LSB - старший и младший значащие разряды; Z1, Z2 -дополнительная информация

ностным (дифференциальным) кодированием. Это кодирование обеспечивает на приемной стороне когерентную, т. е. синхронную демодуляцию с последующим разностным декодированием, или прямую разностную демодуляцию. При этом имеется перспектива воспользоваться большим имеющимся резервом общего коэффициента передачи системы, чтобы обойтись без относительно сложного восстановления фазы несущей при когерентной демодуляции, и успешно решить задачу в условиях разностной демодуляции, при которой отношение сигнал-шум на 2 дБ хуже.

Однако разностное кодирование имеет тот недостаток, что из-за случайно распределенных ошибок передачи при оценке принятых сигналов могут возникать двойные ошибки. Имеющаяся емкость исправления ошибок, отнесенная к коэффициенту передачи, уменьшилась бы вдвое, т. е. можно было бы исправить только одну и замаскировать две или три ошибки. Чтобы обойти недостаток, связывают временным уплотнением два блока кодов БЧХ, так что последовательность сигналов выглядит при полностью когерентной двукратной ФРМ следующим образом:

первый бит первого блока БЧХ, первый бит второго блока БЧХ,

второй бит первого блока БЧХ, второй бит второго и т. д.

За счет этого половина двойных ошибок на полукадр приходится на данный блок БЧХ, а половина на соседний блок БЧХ. (Общее число ошибок при этом не уменьшается, однако обеспечивается их статистическое распределение.)

Для связанных ошибок расширение более благоприятно, так как возможность их исправления возрастает вдвое, т. е. в пределах полукадра их можно исправить 10, а в пределах кадра - 20. Это соответствует 20 или 40 битам, принятым с ошибками. Для синхронизации сигнала имеется возможность использования кода Баркера длиной 8 или 11 бит на каждый полукадр. Теоретически, и при первых практических опытах вполне достаточно 2X8 бит. Для исключения неправильной синхронизации, обусловленной имитацией сигнала или ошибками при передаче, принято 2X11 бит. Всего для синхронизации и других служб предусмотрено в начале посылки (кадра) 2x16 бит.

При выбранном способе получается 16 стереопрограмм или 32 моноканала, включая синхронизацию двух полукадров, каждый длиной по 320 бит со скоростью 10,24 Мбит/с на полукадр, всего-20,48 Мбит/с. Каждый 64-й бит блока используется для идентификации. При частоте отсчетов 32 кГц получается скорость его передачи 32 кбит/с на блок или, поскольку в блоке две стерео-программы, 16 кбит/с на монопрограмму.

В определенный момент следующих друг за другом 320 биг блока группируются в новый кадр (посылку) с частотой повторения 100 Гц. Кадр (посылка) начинается с 16-разрядного синхро-слова. Вид кодирования программ дает возможность передавать номер программы, идентификацию, речь-музыка (Х5), виды программы (XI ...Х4) - всего 16 идентификаторов к любой из двух 170

программ. Для опознавания простых ошибок служит один бит проверки на четность на каждый блок из восьми бит.

В сравнении с защитным действием блока БЧХ главного кад-за эта возможность сокращения ошибок кажется незначительной. Можно заметно сократить долю ошибок, если считать информацию достоверной лишь при многократном повторении, поскольку частота следования 10 Гц не обязательна. Информацией о виде и номере программы, включая несколько бит, используемых для разделения, заняты только 44 бита каждого полукадра (полупосылки). Остальные 260 бит пока свободны и резервируются для перспективного применения.

5.3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ

Приведем основные характеристики системы непосредственного спутникового радиовещания для определения его возможностей [2, 7].

Частота дискретизации. Принята равной 32 кГц. Аналого-цифровое преобразование с данной частотой предусмотрено по всей линии передачи ЗС от студии до домашнего приемника.

Квантование. 14-разрядные кодовые слова, полученные в результате 16/14 разрядного блочного кодирования с плавающей запятой, увеличиваются на один 15-й бит для проверки четности дискретизации. Тактовый сигнал передается вместе с дополнительным сигналом.

Выбор программы. Объем передачи TV-SAT транспондера позволяет одновременную передачу 16 стереопрограмм. Вследствие высокого значения подавления перекрестных помех возможно двухканальное монофоническое использование одного стереофонического радиоканала, а в приемнике производится выбор моно-или стереопрограммы.

Формат кадра. Для передачи через спутник используется 16 стереопрограмм, передаваемых параллельно в последовательных форматах кадра [2]. Для этого образуется временный кадр длительностью 31,25 мкс (тактовая частота 32 кГц), внутри которого в ортогональном размещении (каналы А и В) размещаются по восемь стереопрограмм, один бит синхронизации, один бит специальной службы, а также дополнительный бит радиодома. На две стереопрограммы формируется одно блок-слово. Два соседних блок-слова смещены на 1 бит (рис. 5.3), следовательно, на приемной стороне возможна как когерентная, так и дифференциальная демодуляция. Размещение блок-слов со сдвигом производит удлинение кода и устраняет таким образом действительные ошибки, приходящиеся на блок-слово, при появлении импульсных ошибок, типичных для дифференциальной модуляции.

Слова синхронизации и специальные стоят в начале каждых четырех блок-слов (соответственно из-за coderreizung появляются два удвоенных блок-слова). С каждой стереопрограммой при скорости 16 кбит/с передается дополнительная информация ра-

7* 171

диодомов, как, например, идентификация передатчика, вида программы, музыка-речь. Эти дополнительные биты добавляются в формате кадра передачи кодового слова в БЧХ каждого блок-слова (в целом 8 бит на верхний кадр). Для идентификации вида программы, а также речь-музыка, от радиодома предлагается использование пятиразрядного кодового слова, размещение которого зависит от вида программы и блок-слова.

Для обеспечения беспомехового приема, как и при неблагоприятных условиях (прием на краю зоны обеспечения и при плохих погодных условиях), применяется код БЧХ 63/44 для коррекции ошибок на стороне приема.

Для опознавания ошибок с маскированием 19-разрядное слово БЧХ-кода выводится из блока 44 MSBs в виде четырех слов данных (iV = 4Xll бит) и передается в главный кадр последовательно. Применяемый БЧХ-код обладает на каждое блок-слово объемом коррекции 2/3/5 (две ошибки корректируются, три опознаются и маскируются процессом маскирования, а пять в целом на блок обрабатываются). При использовании большей емкости памяти в приемнике объем коррекции может быть доведен до 3/1/4. При коррекции ошибок в маскировании участвуют 4x11 MSBs (биты данных) каждого блок-слова. 19-разрядное слово БЧХ-кода образуется по модулю 2-разрядньш Л15В8-словом данных через полином генератора.

Синхронизация. Для надежного режима приемника она обеспечивается 11-разрядным словом кода Баркера, которое передается перед битом данных каждого главного кадра. Для верхних кадров применяются два идентичных кодовых слова в форме 01 001 ООО 111. Заданное слово кода Баркера позволяет на приемной стороне осуществить анализ корреляции для однозначного определения фазы сигнала приемника, а также опознавания ошибок (пропуск цикла или бита) при восстановлении несущей и тактовых промежутков и их компенсацию с помощью маскирования в де-модулируемом сигнале.

Для еще не определенных будущих специальных служб, как, например, радиодорожные сообщения, временные сигналы и др., зарезервировано на каждый верхний кадр по 10 бит. Эти биты спецслужб принимаются на наземной станции и добавляются в кадре передачи к началу основного кадра.

Скремблирование. В случае размытости информации, например в паузе или при постоянном сигнале, применяется скремблирование всех битов двух двойных блок-слов каждого главного кадра (304 и 330), не касаясь слов синхронизации и бит спецслужб. Заданные 304 бита главного кадра описываются композицией с бинарной псевдослучайной последовательностью периода 511i/304 2 -1, выраженной через полином s(x) =х^+х'+х'+х^ + 1.

Для технической реализации может применяться 9-разрядный сдвиговый регистр с обратной связью. Из бинарной последовательности 511 разрядов выбирается необходимая последовательность из 304 разрядов, которая обладает минимальной вероят-172

ностью имитации относительно слова синхронизации в коде Баркера и определена через начальные значения г г гп =

=011101011.

Скорость бит. Благодаря ортогональному размещению главных кадров скорость 2x10,24 Мбит/с создается перед модулятором. Полная скорость битов модулированного сигнала определяется как 2Х (5 бит спецслужб + И бит слова синхронизации + 4X44 М В бит данных+ 19 бит слова кода БЧХ+1 дополнительный бит) X Х32 кГц (частоту повторения кадров) и равняется 20,48 Мбит/с.

Виды модуляции. Для спутниковой передачи применяется традиционная двукратная ФРМ. Демодуляция может происходить когерентно, с преимуществом мощности 2,5 дБ, и дифференциально, причем в выбранном канале из-за перемежения блок-слов не происходит повышения отношения скорости бит к скорости ошибок, обусловленной системой.

Для дифференцирования на стороне передачи принято следующее положение кодирования:

Канал Л: О 1 1 0.

Канал В: О О I 1.

Изменение фазы О, 90, 180, 90°.

5.4. взаимодействие системы с соседними программами

Система цифрового радиовещания может создавать помехи каналам с одинаковой частотой, соседним каналам с противоположной поляризацией, сдвинутым по частоте на 19 МГц, каналам с совпадающей поляризацией, сдвинутым по частоте на 19 МГц, и Каналам с совпадающей поляризацией, разнесенным по частоте на 38 МГц. Более разнесенные каналы влиянию не подвергаются. Вместе с тем и каналы телевидения могут воздействовать на систему спутникового ЦРВ.

План ВАКР-77 предусматривает, что интерференция между соседними каналами не должна превышать 31 дБ. При этом полезный и мешающий сигналы являются телевизионными с минимальной различимостью 22 дБ, отнесенной к полосе 4 кГц. Однако допускаются другие сигналы, если они не разрушают координирование. Для радиовещательного сигнала это означает, что разборчивость сигнала должна быть самое малое 22 дБ. Поскольку ничто не свидетельствует о том, что цифровой сигнал радиовещания создает помех больше, чем телевизионный сигнал, то должна обеспечиваться некритичность мешающего воздействия к другим каналам той же частоты. Следует указать, что субъективное воздействие таких помех можно получить экспериментальным путем.

Требуемое кодирование радиовещательного сигнала осуществляется 9-разрядным регистром сдвига с обратной связью, с помощью которого достигается разборчивость 25 дБ и в тех случаях, когда не передается однозначная звуковая программа. В нормаль-

ном случае, т. е. при передаче звуковых программ, разборчивость возрастает до 34 дБ при одновременной работе всех 16 программ.

Помехи соседних каналов согласно плану ВАКР-77 на 15 дБ ниже уровня полезного сигнала. Это значит, что следует исходить из уровня 15 дБ при развязке с помощью изменения поляризации, поскольку на границах диапазона каналов она достигается исключительно ортогональной поляризацией. С помощью субъективных изменений установлено, что для телевизионного сигнала такой развязки достаточно [2]. Если интегрировать мощность помех по каждому из соседних каналов, то уровень интерференции в соседнем канале составляет примерно 38 дБ в режиме насыщения и 41 дБ при расстройке 3 дБ ниже уровня насыщения.

По плану ВАКР-77 принято, что существующие методы телевизионных цветных передач (PAL и SEKAM) используют модуляцию с предыскажениями, определенными нормами МККР (Рек. 405), и что звуковой канал работает на ЧМ-поднесущей, диапазон которой 5,5 ...6,5 МГц. Защитные отношения в принятой системе составляют 30 дБ для помех от своего канала и 14 дБ для помех от соседнего канала при расстоянии между каналами 19,18 МГц. На 1 дБ раздвинуты границы допусков для возможных помех от других источников. Поэтому максимально допустимыми уровнями помех от своего и соседнего каналов считаются 31 и 15 дБ, хотя индивидуальные уровни помех обычно ниже. Испытания для проверки совместимости системы передачи цифрового звука с условиями плана ВАКР-77 показали, что помехи от цифрового сигнала в других системах будут не хуже. Помехи от своего и от соседнего каналов, вносимые телевизионным сигналом, значительно выше, чем помехи, создаваемые цифровым звуковым сигналом. Испытания для проверки чувствительности цифрового звукового сигнала к помехам, создаваемым ЧМ-ТВ-сигналом, проходящим по тому же или соседнему каналу, показали, что сигнал с четы-рехпозиционной ФРМ устойчив к помехам от других служб. Помехи от соседнего канала незначительные даже при отношении сигнал-шум, равном О дБ. Что касается помех от своего канала, то оказалось, что для скорости ошибок бит 10~ (первые слышимые щелчки) достаточным является коэффициент защиты 14 дБ при отношении сигнал-шум, равном 14 дБ (в полосе пропускания 27 МГц).

5.5. ПРИЕМНИК ПРОГРАММ

Тюнер ST-900 фирмы Telefunken предназначен для приема цифровых спутниковых звуковых сигналов вещания и разработан в рамках проводимого Федеральным ведомством техники и исследований ФРГ проекта о техническом сотрудничестве с Западногерманским исследовательским и экспериментальным институтом авиации и космонавтики. В качестве базовой предпосылки для последующего серийного производства была разработана специальная СБИС, выполняющая декодирование принимаемого сигнала

1 ... 14 15 16 17 18 19 20 ... 22