Сверточное кодирование обеспечивает введение в передаваемый сигнал избыточной информации с целью повышения его помехоустойчивости при передаче по реальным каналам связи. Для кодирования используется сверточный код с длиной ограничения, равной 7. Средняя относительная кодовая скорость, определяемая как отноше- ние скоростей передачи информации (количество бит в единицу времени) на входе и выходе канального сверточного кодера, колеблется от 0,35 (высший защитный уровень) до 0,75 (низший защитный уровень). Промежуточные значения кодовых скоростей выбираются для различных программ в соответствии с требованиями к уровням защиты информации.

Временное перемежение улучшает помехоустойчивость передачи информации, устраняя пакеты ошибок, что особенно важно при мобильном приеме в движущемся автомобиле в условиях быстро изменяющейся окружающей обстановки.

Третий этап обработки сигнала включает его мультиплексирование, а также его системную организацию и управление.

Предварительно обработанные в канальных кодерах и устройствах временного перемежения сигналы поступают на главный служебный мультиплексор (Main Service Multiplexer - MUX), где собираются в циклы определенной длительности. Выходящий из этого устройства многопрограммный групповой цифровой поток поступает в так называемый главный служебный канал (Main Service Channel - MSC). Максимальная скорость передачи данных в этом канале составляет 2,304 Мбит/с. В мультиплексор поступают также данные о синхронизации всех подлежащих мультиплексированию программных сигналов.

Работой мультиплексора управляет контроллер MUX, причем режим мультиппексирования может при необходимости изменяться в соответствии с заданной программой.

Чтобы обеспечить минимапьную общую задержку доступа к некоторым или всем передаваемым сигналам при их приеме, точная информация о текущем режиме мультиплексирования (Multiplex Configuration Information - MCI) передается по каналу быстрой информации (Fast Information Channel - FIC). MCI представпяет собой машиночитаемые данные. Они не подвергаются перемежению в канале FIC и потому не претерпевают задержки, возникающей при временном перемежении закодированной информации о звуковом сигнале и других данных. В то же время информация в канале FIC хорошо защищена, поскольку передается со средней относительной кодовой скоростью 1/3 и для обеспечения отсутствия сбоев часто повторяется. Новая информация об изменении режима мультиплексирования передается в MCI через канал PIC.

Некоторая часть SI, необходимая, например, для выбора требуемых программ, также передается по каналу FIC. Не требующаяся для

Канал MSC: б стереопрограмм, PAD, часть сервисной информации SI

Рис. 6.16. Пример построения цикла

управления приемником бопее объемная сервисная информация (программы передач и т.д.) может передаваться в общем многопрограммном групповом цифровом потоке.

Чтобы обеспечить синхронизацию приемника, передаваемый сиг-нап формируется в виде цикла (фрейма) с определенной последовательностью составных частей. Пример его построения показан на рис. 6.16.

Каждый цикл начинается с временного интервала, в котором содержится информация для канала синхронизации. Следующая часть зарезервирована для FIC, а остальная для MSC. Общая длительность цикла в зависимости от режима передачи (см. табл. 6.1) составляет 96 или 24 мс. Каждой звуковой программе, передаваемой по каналу передачи звуковых сигналов, или информации, передаваемой по каналу данных, соответствует свой временной интервал в цикле.

Следующим этапом явпяется формирование сигнала ЦРВ, предназначенного для последующей передачи в эфир.

В системе ЦРВ Эврика-147 применяется метод уппотнения с ор-тогонапьным частотным раздепением кодированных сигнапов (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex - COFDM). При этом в цифровой поток вводятся специальные сигналы синхронизации от соответствующего синхрогенератора (см. рис. 6.15).

Метод COFDM состоит в делении передаваемой информации на бопьшое число потоков данных, имеющих низкую индивидуальную скорость. Эти данные используются затем для модуляции по фазе ряда несущих, так что длительность передаваемых симвопов становится бопьшей, чем задержка распространения в канапе передачи. За счет введения временного защитного интервала между следующими друг за другом символами многолучевое распространение не вызы-

Таблица 6.1. Основные параметры системы Эврика-147

вает межсимвопьную интерференцию. Большое количество несущих может быть сформировано при использовании алгоритма дискретного преобразования Фурье (ДПФ).

При наличии многолучевого распространения при передаче сигнала ЦРВ некоторые из несущих могут быть ослаблены или вообще исчезнуть (эффект частотно-селективного фединга). По этой причине в системе Эврика-147 кроме временного применяется и частотное перемежение за счет перераспределения цифровых потоков между несущими. В результате исчезновение части несущих из-за частотно-селективного фединга не приведет к появлению искажений сигнала, поскольку информация будет восстановлена по оставшимся неповрежденными модулированным несущим.

В системе Эврика-147 предусмотрены три режима передачи, что позволяет организовать вещание в широком диапазоне частот от 30 МГц до 3 ГГц. В табл. 6.1 приведены основные параметры системы в зависимости от режима передачи.

Как видно из приведенных данных, использование более высоких частот налагает большие ограничения на длительности защитных интервалов и, следовательно, на максимальное время задержки распространения сигналов.

Режим 1 наиболее подходит для организации наземного вещания и построения одночастотных сетей, поскольку позволяет обеспечить наибольшее разнесение передатчиков и, следовательно, обойтись меньшим их количеством при заданной площади обслуживания.

Режим 2 можно использовать, в частности, для местного вещания.

Режим 3 более пригоден для организации спутникового и кабельного вещания.

Спектр сигнала ЦРВ имеет примерно прямоугольную форму и занимает полосу частот около 1,54 МГц. На рис. 6.17 показаны примеры спектров сигнала на выходе передатчика при отсутствии и наличии специального ослабляющего внеполосное излучение полосового фильтра.

6.5. Система цифрового радиовещания Эврика-147

70 60 50 40 30 20 10 О

Без фильтра

224 225 226 227 228 ,МГц Рис. 6.17. Спектр сигнала ЦРВ

Упрощенная функциональная схема приемника для системы ЦРВ Эврика-147 показана на рис. 6.18. Сигнал, принятый антенной, поступает на вход тюнера, который обеспечивает выделение сигналов определенного диапазона частот, их усиление, преобразование по частоте и фазовую демодуляцию. С выхода тюнера сигнал подается на вход аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), а затем на вход блока, осуществляющего дискретное преобразование Фурье и дифференциальную демодуляцию. Далее в следующем блоке производятся частотное и временное деперемежение и коррекция ошибок на основе алгоритма декодирования Витерби с мягким решением. Оригинальные закодированные данные с выхода этого блока обрабатываются затем в декодере звукового сигнала или в соответствующем декодере данных. На выходе первого декодера образуются звуковые монофонические или стереофонические сигналы, которые воспроизводятся громкоговорителями правого ВА1 и левого ВА2 каналов.

Приемник обеспечивает одновременное декодирование более чем одной канальной компоненты многопрограммного группового цифро-

L*- Тюнер

АЦП н7 н

Блок частотного

и временнуго деперемежения и коррекции ошибок

Интерфейс пользователя

Системный интерфейс

Декодер данных

Рис. 6.18. Функциональная схема приемника системы Эврика-147

вого потока, например звуковой программы параллельно с сервисной информацией.

Системный контроллер приемника соединен с интерфейсом пользователя и управляет приемником в соответствии с командами пользователя и информацией, передаваемой в FIC.

В настоящее время фирмой Philips разработана и серийно выпускается специализированная СБИС для приемника ЦРВ по системе Эврика-147 . На основе этой СБИС начат выпуск бытовых приемников.

6.6. Многоканальные звуковые системы

Рассмотренные ранее системы стереофонического звучания нашли широкое использование в бытовой технике и в технике звукового и телевизионного вещания. Отдельно шло развитие систем многоканального звука в кинематографе.

Впервые успешное коммерческое использование многоканального звука осуществилось в начале 50-х годов еще в целлулоидном кинематографе. В то время (особенно за рубежом) киноиндустрия испытывала серьезные трудности, связанные с появлением и стремительным развитием вещательного телевидения. Нужно было как-то привлечь зрителей в кинозалы, для этого требовались качественно новые возможности полноэкранного кино. Именно в это время появились широкоформатные фильмы, и сразу же - фильмы со стереофоническим звуковым сопровождением. Заметим, что термин стерео привычно употребляется нами для обозначения звука с двумя каналами. В отличие от домашнего аудио и видео, в кино с самого начала для объемного звучания использовались как минимум четыре звуковых канала. Одними из первых многоканальных звуковых форматов в кино были 4-канальный CinemaScope (пленка 35 мм) и 6-канальный Todd-AO (пленка 70 мм). Оба формата использовали для каждого канала звука отдельную магнитную дорожку, нанесенную поверх светочувствительного материала пленки.

Заметим, что и в области бытовой техники в начале 70-х годов активно продвигался четырехканальный формат - квадро. Две дополнительных акустических системы устанавливались за спиной у слушателя. Однако практически все существующие на этот момент системы предусматривали два звуковых канала, и адаптировать их для четырех раздельных каналов не представлялось возможным. Поэтому были разработаны несколько различных технологий, так или иначе позволяющие передать информацию четырех звуковых каналов, используя два физических канала. Большинство разработок использовали матричную технологию. Суть их состояла в том, что сигналы дополнительных каналов, предварительно сдвинутые по фазе на 90 или

180°, суммировались с сигналами основных каналов. Аппаратура квадро не получила ожидаемого распространения. С одной стороны, существование нескольких несовместимых технологий приводило в недоумение покупателя. С другой стороны, производители так и не смогли прийти к единому формату.

Все последующее десятилетие технологии и техника звуковоспроизведения для домашнего стерео и для звука в кино совершенствовались разными, независимыми путями и их интеграция произошла только в последние годы.

В середине 1970-х Dolby Laboratories [4] разработала технологию объемного звучания для кинопленок формата 35 мм, попучившую впоспедствии название Dolby Stereo. В отпичие от предыдущих систем звука, испопьзующих в качестве носитепей звука магнитные дорожки, новая технопогия предполагала использование оптических дорожек. Киноппенки с такими дорожками существовапи еще на заре звукового кинематографа, в 30-х годах, когда на пленке размещалась всего одна дорожка, которая использовалась для передачи монофонического звука. Чтобы обеспечить совместимость стереофонической пленки с монофоническими проекторами, необходимо было разместить две стереодорожки на том же пространстве, которое раньше занимала одна. Эксперименты показали, что это возможно, если звуковой сигнал перед записью обработать процессором Dolby А. Однако разместить на этом же пространстве более двух звуковых дорожек оказалось невозможным: даже с использованием шумоподавитепя Dolby уровень шума увеличивался до неприемлемых значений.

Однако экраны кинозалов к 80-м годам стали очень большими, поэтому кроме традиционных правой и левой акустических систем потребовалась третья, центральная, чтобы обеспечить пространственное восприятие для зрителей, сидящих не в центральной части зала. Кроме того, в киноиндустрии термины stereo и surround с самого начапа быпи синонимами. Следовательно, для кинозала, анонсирующего стереозвук, обязательно требовался четвертый канал - Surround. Так сформировапась традиционная схема объемного звука в кино: четыре канапа - левый (Left, L), правый (Right, R), центральный. (Center, С) и пространственный (Surround, S). В распоряжении разработчиков быпо топько два физических канапа, по которым необходимо было передать четыре сигнала.

Приемлемым решением оказалась матричная технология, первоначально разработанная для домашних систем квадро. Принципиальных изменения было внесено два. Первое - расположение акустических систем и, следовательно, назначение каналов соответствовали теперь уже традиционной схеме для кинематографа - L, С, R, S. Второе - была серьезно усовершенствована схема аналогового деко-