Передача сигналов цифрового телевидения с информационным сжатием данных по кабельным линиям связи

 В настоящее время в России началось внедрение цифровых систем многопрограммного ТВ-вещания с информационным сжатием данных. Необходимое для этих систем оборудование закупается за рубежом, в связи с чем возникает потребность в разработке отечественных аналогов такого вида аппаратуры. Первые шаги в этом направлении требуют ознакомления с принципами построения сети нового вида цифрового вещания, с методами формирования цифровых сигналов таких систем и методами их передачи по каналам связи.

Рассмотрим эти вопросы.

Используемые сейчас структурные схемы по строения сети цифрового вещания предполагают, что аппаратура кодирования цифровых ТВ-программ с информационным сжатием данных входит в состав цифрового комплекса телецентра, а не цифровой аппаратуры у операторов наземных и спутниковых линий связи. Это весьма важный момент, несоблюдение которого удорожает внедрение системы цифрового вещания и к тому же ведет к снижению качества цифрового ТВ-изображения. Поясним эти моменты на примере 4-программной сети цифрового ТВ-вещания.

Для кодирования 4-х ТВ- программ с информационным сжатием потребуется 4 рабочих и, как минимум, 1 резервный кодер. Стоимость одного кодера с информационным сжатием по стандарту MPEG-2 составляет сегодня около $100 тыс., т.е. затраты на комплекс из 5 кодеров составят $500 тыс. Находясь на телецентре, такой комплекс обслуживает все цифровые каналы связи, по которым телецентр распределяет свои программы. В случае установки таких комплексов цифрового кодирования у операторов, например, эфирного, спутникового и кабельного телевидения, для распределения тех же самых программ телецентра потребуется, как легко подсчитать, $1.5 млн, и эта стоимость будет катастрофически возрастать с подключением к телецентру новых цифровых каналов связи.

Снижение качества цифрового изображения при установке кодеров информационного сжатия данных у операторов каналов связи объясняется тем, что в этом случае ТВ-сигналы проходят лишний процесс обработки в форме кодирования и декодирования по системе ЦТ СЕКАМ, что необходимо только для их передачи по соединительным линиям между телецентром и оператором связи. При этом вносятся присущие системе СЕКАМ искажения, некоторые из которых усиливаются при информационном сжатии видеоданных. Например, увеличивается заметность муаровых помех на изображении, если не приняты меры по увеличению степени подавления цветовых поднесущих в сигнале яркости при его информационном сжатии и др.

Данные проблемы исчезают при установке кодеров информационного сжатия на телецентре, поскольку в этом случае необходимые для информационного кодера входные сигналы формируются непосредственно от источников ТВ-сигналов телецентра, минуя тракт кодера СЕКАМ.

В настоящее время принципы построения системы цифрового телевидения, методы информационного сжатия и передачи видео- и звукоданных стандартизованы, а именно — сжатие видео- и звукоданных регламентируется стандартом MPEG-2 [1], знакомство с которым на русском языке можно начать, например, с [2,3] и др. Обработка данных при канальном кодировании, форматы передачи данных и методы модуляции при передаче цифровых ТВ-программ по спутниковым и кабельным каналам изложены в стандартах DVB [4,5,6].

Отметим, что основные положения стандарта DVB-S [4] на спутниковые каналы связи для передачи цифровых ТВ-программ были рассмотрены в журнале «ТелеСпутник» №7, 1997 г. [7].

Распределение частотных каналов в сетях кабельного телевидения

Сложившиеся на территории России городские кабельные сети аналогового распределения ТВ-программ выполнены на базе коаксиального кабеля. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) на данном этапе используются на технологических линиях телецентров и операторов связи, а также на магистральных каналах междугороднего распределения ТВ-программ. Применение ВОЛС для домовой разводки кабельного телевидения с выходом на абонентские розетки в квартирах телезрителей в настоящее время по экономическим причинам оказывается неприемлемым из-за высокой стоимости оконечного устройства демодуляции оптической линии связи.

В отечественных сетях кабельного телевидения на коаксиальном кабеле для передачи сигналов аналогового телевидения в диапазонах ОВЧ и УВЧ используются частотно разнесенные каналы с полосой пропускания 8 МГц, частотная структура которых соответствует радиоканалу вещательного телевидения [8]. При этом с целью увеличения числа передаваемых ТВ-программ в кабельных сетях также используются частотные интервалы диапазона ОВЧ: 110…174 МГц и 230…302 МГц, занятые в эфире невещательными службами связи. В этих частотных интервалах размещаются специальные каналы кабельного телевидения — каналы С1, … , С8 (111… 174 МГц) и каналы С9, … , С17 (230…302 МГц), частотная структура которых соответствует радиоканалу вещательного телевидения.

Отметим, что в кабельных сетях для передачи сигналов аналогового телевидения в диапазоне УВЧ выделены каналы с 21 по 69 включительно, которым соответствует частотный интервал 470 … 862 МГц. Кроме того, в зарубежных системах кабельно-го телевидения в диапазоне УВЧ используется также частотный интервал 302 … 470 МГц, в котором при полосе пропускания радиоканала 8 МГц можно разместить (470 -302) МГц /8 МГц = 21 специальный ТВ-канал C18,…, С39 с частотной структурой радиовещательного телевидения.

Нумерация ТВ-каналов в диапазонах ОВЧ и УВЧ приведена в таблице 1 [8].

В настоящее время в отечественных городских сетях кабельного телевидения полностью освоены частотные каналы I, II и III диапазонов ОВЧ, что в общей сложности дает 12 ТВ-каналов. Реально из них можно использовать не более 6-8 ТВ-каналов, т.к. из-за взаимных помех номера эфирных и кабельных ТВ-каналов не должны совпадать. Объясняется это тем, что узлы радиотракта бытовых телевизоров имеют недостаточную экранировку и могут принимать эфирные сигналы от мощных ТВ-передатчиков непосредственно на конструктив телевизора, создавая на таких каналах помехи для сигналов кабельного телевидения.

Кроме того, возможны аналогичные помехи и в самой кабельной сети, если оплетка коаксиального кабеля не обеспечивает нужную степень экранирования его центральной жилы. Так, например, для защиты от радиополей эфирных ТВ-программ в г.Москве степень экранирования коаксиальных кабелей в распределительных сетях должна быть не менее 85-90 дБ, а для коаксиальных кабелей магистральных линий — более 100 дБ [9].

Дальнейшее увеличение числа ТВ- каналов достигается введением в эксплуатацию 17 специальных каналов С1,…, С17. Это достаточно простое техническое решение, т.к. происходящее при этом повышение верхней рабочей частоты кабельной сети с 230 до 302 МГц может быть достигнуто без замены ранее проложенных по коммуникациям коаксиальных линий, хотя при этом потребуется замена оборудования на головных станциях совместно с соответствующими усилителями, ответвителями и разветвителями.

Необходимо отметить, что существует обширный парк отечественных телевизоров, которые не могут принимать специальные каналы кабельного телевидения. Сегодня эти каналы, в основном, доступны для телезрителей, которые пользуются телевизорами иностранного производства.

Последующее увеличение числа ТВ- каналов достигается введением в эксплуатацию каналов IV и V диапазонов УВЧ. Это более дорогое техническое решение, т.к. в отечественных городских сетях проложены коаксиальные кабели с верхней рабочей частотой ~ 302 МГц [8], что достаточно для передачи радиосигналов ТВ-каналов во всем диапазоне ОВЧ, но не позволяет без замены коаксиальных кабелей освоить ТВ-каналы IV и V диапазонов УВЧ. Таким образом, освоение диапазона УВЧ ведет не к частичной модернизации существующих городских сетей кабельного телевидения, а по сути дела требует разработки новой существенно более широкополосной сети кабельного телевидения на базе коаксиального кабеля с верхней рабочей частотой не менее 960 МГц. При проектировании такой системы можно сразу предусмотреть возможность последующего перехода от аналогового метода передачи ТВ-сигналов к цифровым методам с информационным сжатием и также предусмотреть возможность интерактивного обмена информацией между телезрителями и головными станциями.

В качестве примера на рис.1 показан план распределения частот в интерактивной системе кабельного телевидения фирмы «ADC Тelecommunications» при совместной передаче аналоговых и цифровых ТВ-сигналов. В этой системе частотный интервал 55 … 862 МГц делится на аналоговую часть 55 … 550 МГц — для передачи аналоговых ТВ-сигналов и цифровую часть 550 … 862 МГц — для передачи цифровых ТВ-сигналов. Частотный интервал 5 … 42 МГц используется для организации интерактивных каналов абонентов, по которым информация от телезрителей передается на головную станцию кабельной сети.

ТАБЛИЦА 1. НУМЕРАЦИЯ ТВ-КАНАЛОВ В ДИАПАЗОНАХ ОВЧ и УВЧ

Диапазоны Полоса частот, МГц Номера ТВ-каналов
ОВЧ
I диапазон 48 … 68 1-й и 2-й
II диапазон 76 … 100 3,4 и 5
1-й специальный поддиапазон 110 … 174 Специальные каналы: С1, … С8
III диапазон 174 … 230 6, …, 12
2-й специальный поддиапазон 230 … 302 Специальные каналы: С9, …, С17
УВЧ
3-й специальный поддиапазон 302 … 470 Специальные каналы: С18, …, С39
IV диапазон 470 … 582 21, …, 34
V диапазон 582 … 790 35, …, 60
790 … 862 61, …, 69
862 …958 70, …, 81

Модуляция и канальное кодирование

При цифровом вещании со сжатием данных по кабельной сети передается групповой сигнал многопрограммного телевидения в виде транспортного потока стандарта МРЕG-2.

Транспортный поток MPEG-2 формируется в аппаратуре информационного сжатия ТВ-сигналов на телецентре и по соединительной линии подается на головную станцию кабельной сети. Кроме того, для этих целей могут использоваться также сигналы многопрограммного цифрового телевидения, принимаемые со спутниковых и эфирных линий связи.

Поскольку сети кабельного телевидения могут использоваться для распределения программ спутникового телевидения, желательно обеспечить их информационную совместимость, для чего необходимо, чтобы скорости передачи данных в кабельных и спутниковых каналах связи были близки по величине и позволяли передавать данные со скоростью, соответствующей иерархическому уровню МККТТ 34.368 Мбит/с, что обеспечит совместимость сети многопрограммного цифрового вещания с существующими сетями передачи данных. При такой скорости передачи в одном транспортном потоке можно передать 4 ТВ-программы с вещательным качеством изображения.

Отметим, что структура транспортного потока MPEG-2 была рассмотрена в статье [7].

МОДУЛЯЦИЯ.. Радиоканалы коаксиальных линий связи характеризуются высоким отношением сигнал несущей/шум и высокой линейностью амплитудной характеристики, что позволяет использовать высокоэффективную по плотности передачи цифровой информации (бит/с)/Гц многоуровневую квадратурно-амплитудную модуляцию (КАМ), которая по физическому принципу действия чувствительна к нелинейным искажениям и шумам радиотракта. (По этим причинам этот вид модуляции не удается использовать на существующих каналах спутниковой связи).

В качестве основного варианта для коаксиальных линий связи стандартом DVB-C [5] предлагается использовать 64-уровневую КАМ, которая позволяет в канале с полосой пропускания 7.92 МГц обеспечить скорость передачи данных 41.34 Мбит/с. В этом случае при использовании помехоустойчивого кодирования кодом Рида-Соломона (204.188) полезная скорость передачи данных составит 38.1 Мбит/с.

Вариант с 64-уровневой КАМ является универсальным, так как позволяет передавать сигналы многопрограммного цифрового телевидения по коаксиальным линиям с шириной радикала 8 МГц (отечественные кабельные системы) и 7 МГц (зарубежные кабельные системы).

Для отечественных кабельных линий большой интерес представляет вариант с использованием 32-уровневой КАМ. В этом случае обеспечивается необходимая информационная совместимость с каналами спутниковых линий связи, т.к. в радиоканале кабельной линии с полосой пропускания 7.90 МГц обеспечивается скорость передачи данных 34.367 Мбит/с [5]. При этом полезная скорость передачи с учетом указанного помехоустойчивого кодирования составит 31.672 Мбит/с. Кроме того, при этом получается более простым и более дешевым модем КАМ и снижаются требования к линейным искажениям (неравномерности АЧХ и ГВЗ) и уровню отраженных эхо-сигналов радиотракта кабельной системы.

Во вновь проектируемых кабельных сетях возможен переход к 128- и 256-уровневой КАМ, за счет ужесточения норм на неравномерность АЧХ, ГВЗ и уровень отраженных эхо-сигналов в радиотракте новой кабельной сети. При этом в демодуляторах КАМ потребуется введение корректирующих устройств для юстировки перечисленных параметров.

КАНАЛЬНОЕ КОДИРОВАНИЕ. Целью канального кодирования является согласование параметров транспортного потока MPEG-2 с форматом передачи и техническими характеристиками каналов коаксиальных линий связи. При этом желательно выбрать такие методы канального кодирования, которые с некоторыми изменениями и дополнениями могли одновременно использоваться также в системах спутникового и эфирного цифрового ТВ-вещания со сжатием данных. При этом может быть обеспечена только частичная унификация методов канального кодирования, поскольку в названных системах цифрового вещания используются разные методы модуляции несущих из-за физических различий в условиях передачи радиосигналов. Тем не менее и в этих случаях достигается экономический эффект, т.к. возможность использовать одно и то же техническое решение в системах кабельного, спутникового и эфирного ТВ-вещания снижает общие затраты на разработку и внедрение унифицированных блоков для таких систем.

Указанный подход используется в стандартах DVB, для чего структурные схемы канальных кодеров кабельных, спутниковых и эфирных систем цифрового ТВ-вещания разделяются на две части — систему внешнего и систему внутреннего канального кодирования модулятора. При этом для внешних канальных кодеров указанных модуляторов используется одна общая унифицированная структурная схема, а во внутреннем канальном кодере проводится специализированная обработка данных, в зависимости от используемого в модеме метода модуляции.

СИСТЕМА ВНЕШНЕГО КАНАЛЬНОГО КОДИРОВАНИЯ МОДУЛЯТОРА. Унифицированная структурная схема канального кодера показана на рис. 2.

Цикл обработки данных в канальном кодере синхронен с частотой передачи транспортных пакетов MPEG-2 и включает в себя 8 транспортных пакетов. Для организации цикла в кодере цикловой синхронизации производится инверсия символов стартовой синхрогруппы (ССГ) в первом транспортном пакете цикла. При этом в остальных семи пакетах цикла стартовые синхрогруппы не инвертируются (ССГ), как это показано на рис.3 (а, б).

Для обеспечения устойчивой работы системы тактовой синхронизации в декодере приемной аппаратуры необходимо устранить в транспортных пакетах появление длительной серии «0» и «1». С этой целью в синхронном скремблере (см. рис.2) производится скремблирование данных транспортных пакетов путем их сложения с псевдослучайной последовательностью. При этом, чтобы не нарушить в приемном комплекте цикловую синхронизацию демодулятора, стартовые синхрогруппы (инвертированные — ССГ и неинвертируемые — ССГ) скремблированию не подвергаются — рис.3 (б).

В результате скремблирования длительные серии «0» или «1» заменяются соответственно прямыми или инвертированными символами псевдослучайной последовательности, за счет чего обеспечивается достаточное для работы тактовой синхронизации демодулятора число переходов символов от 0 к 1 и от 1 к 0.

После скремблирования данные транспортного потока проходят первый уровень помехоустойчивого кодирования. С этой целью в кодере кода Рида-Соломона (см.рис.2) транспортные пакеты (совместно со стартовыми синхрогруппами ССГ или ССГ) кодируются укороченным кодом Рида-Соломона (204,188,8), который позволяет скорректировать 8 пакетов ошибок размером по 1 байту. После такого кодирования длительность транспортного пакета возрастает со 188 до 204 байтов — рис. 3 (в).

Кодер Рида-Соломона по терминологии стандартов DVB относится к внешней системе кодозащиты модема. Она рассчитана на коррекцию ошибок в цифровых потоках, прошедших внутреннюю систему кодозащиты модема, которая обеспечивает получение цифрового потока с коэффициентом ошибок не хуже 2х10-4. В этом случае после декодера Рида-Соломона коэффициент ошибок снизится до 10-10…10-11.

Для защиты от пакетных ошибок большой длительности производится перемежение данных. Для этой цели в кодере перемежения данных (см.рис. 2) производится перестановка двух соседних байтов транспортного пакета на глубину перемежения 12 байтов. При этом стартовые синхрогруппы ССГ и ССГ в транспортных пакетах перемежению не подвергаются и остаются на своих временных позициях (рис.3 (г)). В стандартах DVB используется способ непрерывного сверточного перемежения, который по сравнению с блочным перемежением данных позволяет более чем в два раза сократить объем памяти в кодере.

Отметим, что структурные схемы синхронного скремблера, кодера перемежения данных, а также процесс кодирования кодом Рида-Соломона были нами уже рассмотрены в статье [7].

Модулятор КАМ и система его канального кодирования

 При квадратурной модуляции сигнал несущей получается путем модуляции и суммирования двух квадратурных сигналов: sinwt и coswt. Эти сигналы в дальнейшем будем обозначать соответственно как сигналы I (сигнал синфазен с несущей) и Q (сигнал находится в квадратуре к несущей).

Амплитуды сигналов I и Q в процессе модуляции принимают фиксированные значения, число которых выбирается равным m. После сложения сигналов I и Q образуется 2m фиксированных значений амплитуд КАМ-несущей. В системах кабельного телевидения используются значения m=6 (основной вариант), 5 и 4, что соответствует 2m = 64-; 32- и 16-уровневой КАМ [5].

Поясним принцип формирования сигналов несущей на примере 16-уровневой КАМ. Модулятор КАМ состоит из двух параллельно работающих каналов, в одном из которых производится фазо-амплитудная манипуляция сигнала sinwt (канал I), во втором фазо-амплитудная манипуляция сигнала coswt (канал Q) — рис.4. Указанные сигналы получаются от общего задающего генератора (Г~), причем сигнал coswt получается путем сдвига фазы сигнала sinwt на 90° с помощью фазовращателя (0°/90°).

Модуляция сигналов I и Q производится в фазо-амплитудных манипуляторах ФАМ-I и ФАМ-Q. Манипуляция фаз сигналов I и Q производится с помощью коммутаторов К1 и К3, на первый вход которых подается сигнал без сдвига фазы, а на второй вход — сигналы со сдвигом по фазе на +180° с выходов фазовращателей (0°/180°). Управление коммутаторами К1 и К3 производится кодовыми комбинациями Ik и Qk, подаваемыми на информационные входы фазо-амплитудных манипуляторов. В результате такой модуляции векторы сигналов I и Q будут принимать фиксированные фазовые положения, показанные на рис.5(а).

Амплитудная модуляция сигналов I и Q производится с помощью коммутаторов К2 и К4 и делителей напряжения (ДН). При 16-уровневой КАМ необходимо иметь 2 фиксированных уровня амплитуд для каждого фазового положения сигналов I и Q, как это показано на рис.5 (а). Управление коммутаторами К2 и К4 производится соответственно кодовыми комбинациями Ek и Dk, поступающими на информационные входы модулятора.

После сложения промодулированных сигналов I и Q в слагателе S в системе координат I и Q образуется 16 фиксированных точек — рис.5(б). Векторы, соединяющие начало координат и фиксированные точки, будут определять амплитуду и фазу КАМ-несущей на выходе модулятора для различных кодовых комбинаций.

Весьма важным является вопрос привязки конкретных кодовых комбинаций к фиксированным положениям несущей в пространстве сигналов — рис.5(б), поскольку от этого непосредственно зависит помехоустойчивость системы КАМ и возможность совместной работы модемов КАМ разных фирм-изготовителей в общей сети ТВ-вещания. Последнее условие требует проведения стандартизации пространства сигналов систем КАМ, используемых в цифровых сетях кабельного телевидения.

МАНИПУЛЯЦИОННЫЙ КОД.. Управление амплитудой и фазой КАМ-несущей производится двоичными сигналами, которые в параллельной форме подаются на информационные входы Ik, Ek и Qk, Dk модулятора. Используемые для этих целей кодовые комбинации Mk называются манипуляционным кодом. Число двоичных символов в кодовой группе Mk зависит от кратности системы КАМ и составляет соответственно 4; 5 и 6 символов для 16-; 32- и 64-уровневой КАМ.

При выборе манипуляционного кода следует исходить из двух основных требований: простоты операций кодирования-декодирования КАМ-несущей и максимальной помехоустойчивости. Условие оптимальности кода, с точки зрения помехоустойчивости, зависит от закона распределения вероятностей цифровых ошибок, возникающих от действия помех в радиоканале на КАМ-несущую. Поскольку в системах кабельного телевидения обеспечивается достаточно высокое отношение сигнал несущей/шум, то наиболее вероятным эффектом от действия помех будет сбой истинного положения несущей в пространстве сигналов I и Q рис.5(б) в одно из ближайших соседних положений по горизонтали или вертикали, т.к. сбой по диагональным направлениям требует более высокого уровня помехи.

В этих условиях число цифровых ошибок будет минимальным, если соседние по горизонтальным и вертикальным направлениям пространства сигналов КАМ комбинации манипуляционного кода будут отличаться друг от друга только одним символом. Например, если переданное значение кодовой комбинации было 0010, а после сбоя положения несущей из-за действия помех, она была принята и декодирована как соседняя комбинация 0011, то произойдет всего одна цифровая ошибка, т.к. первые три совпадающих символа 001 будут декодированы без ошибок. Ясно, что ошибки декодирования при сбое положения несущей будут возникать только в символах, за счет которых одна комбинация отличается от другой.

Отметим, что в стандарте DVB-C для систем кабельного телевидения используется рассмотренный оптимальный манипуляционный код, в котором при движении по горизонтальным и вертикальным направлениям пространства сигналов КАМ соседние кодовые комбинации отличаются друг от друга только одним символом. Учитывая, что для совместности модемов КАМ разных фирм-изготовителей в них необходимо использовать одни и те же манипуляционные коды, на рис. 5 и 6 приведены стандартизованные значения таких кодов для 16-; 32- и 64-уровневой КАМ [5], которые необходимо применять при создании отечественных модемов КАМ.

ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ МАНИПУЛЯЦИОННЫХ КОДОВЫХ ГРУПП. Кодовое пространство на рис. 5 и 6 состоит из 4-х квадрантов, первому из которых соответствует значение IkQk=00. Соответственно 2; 3 и 4 квадранты имеют значения IkQk=(1,0); (1,1) и (0,1). Эти значения IkQk записываются в виде двух старших разрядов кодовых групп. Таким образом вместе с младшими разрядами Ek и Dk манипуляционные кодовые группы 16 КАМ будут иметь вид Мk(Ik, Qk, Ek, Dk). Назначение сигналов Ik, Qk, Ek, Dk было рассмотрено выше — см. рис.4.

Формирование кодовых групп для 2, 3 и 4 квадрантов кодового пространства производится путем преобразования кодовых групп 1-го квадранта по следующим правилам. При переходе от первого квадранта ко 2-му производится изменение символов Ik, Qk на (1,0). Кодовая плоскость для младших разрядов Ek, Dk 1-го квадранта поворачивается по часовой стрелке на 90°, и получившиеся после такого поворота новые значения записываются во 2-м квадранте. Этот процесс поясняется рис.7, на котором одинаковые младшие разряды кодовых групп в 1-м и 2-м квадрантах обозначены номерами 1, …, 4. Аналогичным способом строятся кодовые группы в 3-м и 4-м квадрантах. Соответственно заменяются значения Ik, Qk на (1,1) и (0,1). Углы поворота плоскости младших разрядов Еk, Dk по часовой стрелке соответственно равны 180° и 270°. Положения одинаковых младших разрядов в 1-м, 3-м и 4-м квадрантах на рис. 7 также отмечены одинаковыми номерами 1, …, 4.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КОДОВЫХ ГРУПП ТРАНСПОРТНЫХ ПАКЕТОВ. Поступающие в модулятор транспортные пакеты MPEG-2 имеют байтовую структуру и должны быть преобразованы в манипуляционный код модулятора. Для этого необходимо преобразовать 8-битовые кодовые группы транспортных пакетов в Z-группы модулятора, имеющие длительность манипуляционного кода и состоящие соответственно из 4, 5 и 6 символов для 16-; 32- и 64-уровневой КАМ, и произвести логические преобразования символов Z-групп в символы манипуляционного кода Mk.

Необходимое преобразование стру-ктур кодовых групп удобно рассмотреть на примере 64-уровневой КАМ, позволяющей наиболее наглядно показать этот процесс. На рис.8 (а,б) показаны соответственно V-группы транспортного потока и Z-группы модулятора. Отметим, что старшие разряды в группах находятся слева и им соответственно присвоены номера b7 и z5.

Преобразование символов в канальном кодере модулятора производится циклично. Минимальная длительность цикла выбирается из условия, что он должен содержать целое число V и Z групп. Поскольку V-группы состоят из 8 символов, а Z-группы для 64 КАМ из 6 символов, то наименьшим общим кратным для этих значений будет число 24, т.к. 8х3=6х4=24. Таким образом, рассматриваемый цикл преобразования будет включать 3 группы V (8 символов) и 4 группы Z (6 символов).

Аналогичным образом можно подсчитать длительность цикла преобразования структур кодовых групп для 32-уровневой КАМ, который будет состоять из 5 групп V (8 символов) и 8 групп Z (5 символов). Наиболее простой цикл преобразования получается для 16-уровневой КАМ. Он состоит из одной группы V (8 символов) и двух групп Z (4 символа) — рис. 8 (а,б).

Переход от символов Z-группы к символам Ik, Qk модуляционного кода производится посредством дифференциального кодирования двух старших разрядов Z-групп. (Для 16 КАМ нумерация старших разрядов Z3 и Z2 — см. рис. 8).

Алгоритмы дифференциального кодирования стандартизованы и описываются следующими логическими выражениями [5] (см. выше). На основании этих выражений составляется структурная схема дифференциального кодера.

Отметим, что в канальном кодере не используется второй уровень помехоустойчивого кодирования.

Заключение

Изложенный материал дает возможность произвести обоснованный выбор оборудования для цифровых систем кабельного телевидения с информационным сжатием данных при его закупке у зарубежных фирм-изготовителей и является исходной базой при разработке отечественных аналогов такой аппаратуры.

Литература:

  1. MPEG-2. Стандарты ISO/IC 13818 — разделы 1,2 и 3. Сoding of moving pictures and associated audio. Разделы 1 — systems, 2 — Video, 3 — Audio.
  2. Джон Уоткинсон. Пособие для инженеров по цифровому сжатию. Перевод на русский язык ЗАО «Снелл и Уилкинс». Москва, 1997 г., с.64. Телефон для заказа книги: (095)-248-34-43.
  3. Л.А.Севальнев. Международный стандарт кодирования с информационным сжатием MPEG-2. Журнал «625», №1, 1997 г., с. 58 … 62.
  4. DVB-S. Стандарт ETS 300421. Digital broadcasting systems for television, sound and data services. Framing structure, channel coding and modulatin for 11/12 Ghz satellite services.
  5. DVB-C. Стандарт ETS 300429. Digital broadcasting systems for television, sound and dat services. Framing structure, channel coding and modulatin for cable systems.
  6. DVB-SMATV Cтандарт ETS 300473. Digital broadcasting systems for television, sound and data services. Satellite Master Antenna Television (SMATV) distribution systems.
  7. Л.А.Севальнев. Передача цифровых телевизионных программ с информационным сжатием данных по спутниковым каналам связи. «Теле-Спутник», №7,1997 г., с. 64… 69.
  8. «Кабельное телевидение». Под редакцией В.Б.Витевского. М.,»Радио и связь», 1994 г.,196 с.
  9. А.Лапшин. Системы кабельного телевидения. Широкополосная часть гибридной волоконно-коак- сиальной сети. Европейский стандарт EN50083. «Теле-Спутник» №9 , 1997, c. 64…66.
 Л.А.Севальнев

© Телеспутник

Комментарии

Оставить сообщение