Передающей части системы DRM

 

Концептуальная блок-схема передающей части системы представлена на рис.3.1.

Как следует из рисунка, обработка сигналов, поступающих от создателей радиовещательных программ, производится в несколько этапов.

Первый этап – это кодирование (сжатие, компрессия) сигналов. Цель кодирования – снижение скоростей передачи цифровых потоков, поступающих на вход передающей части DRM.

При ограниченной пропускной способности канала передачи сигналов DRM это позволяет увеличить количество передаваемых программ. Такое кодирование не должно приводить к заметному ухудшению качества звуковоспроизведения на приемной стороне по сравнению с исходным звуковым сигналом.

 

 

Рис.3.1. Концептуальная блок-схема передающей части системы

 

В системе DRM применяются три разновидности метода кодирования цифровых звуковых сигналов MPEG-4 Audio (стандарты ISO/IEC 14496-3, ISO/IEC 14496-3/Amd1): MPEG-4 AAC, MPEG-4 CELP и MPEG-4 HVXC.

Метод MPEG-4 AAC (Advanced Audio Coding – усовершенствованное звуковое кодирование) применяется для обработки относительно широкополосных звуковых сигналов (ЗС).

При этом в системе DRM может выполняться дополнительная обработка ЗС с помощью метода Spectral Band Replication (SBR – копирование спектральных полос).

Применение метода SBR позволяет расширить диапазон воспроизводимых частот ЗС более чем в 2 раза за счет воссоздания высокочастотных составляющих спектра ЗС. При этом используется информация, содержащаяся в более низкочастотных спектральных составляющих ЗС.

Методы кодирования MPEG-4 CELP (Code Excited Linear Prediction – линейное предсказание с кодовым возбуждением) и MPEG-4 HVXC (Harmonic Vector eXitation Coding – кодирование с гармоническим векторным возбуждением) применяются для передачи речевых сигналов с применением низкоскоростных цифровых потоков (ЦП).

Диапазон скоростей передачи ЦП после кодирования звуковых и, в частности, речевых сигналов в системе DRM – от 2 до 72 кбит/с. Скорость ЦП 2 кбит/с соответствует передаче речевого сигнала с коммуникационным качеством, а при скорости ЦП, равной 72 кбит/с, можно передать стереофонический ЗС с улучшенным качеством.

В тракте передачи системы DRM формируются три системных канала:

· Main Service Channel (MSC – главный канал передачи пользовательской информации);

· Fast Access Channel (FAC – канал быстрого доступа);

· Service Description Channel (SDC – канал описания пользовательской информации).

Канал MSC формируется на выходе главного мультиплексера пользовательской информации MUX. На вход мультиплексера поступают подвергнутые обработке в кодерах ЗС или в предварительных кодерах цифровые потоки, соответствующие звуковым, речевым сигналам или дополнительной информации.

Эти ЦП разделяются на части с повышенной и нормальной защитой от ошибок. Повышенная защита применяется для частей ЦП, наиболее чувствительных к ошибкам.

В мультиплексере MUX производится объединение указанных цифровых потоков. Сформированный канал MSC также содержит части с повышенной и нормальной защитой от ошибок.

В блоках рандомизации производится дополнение цифровых потоков псевдослучайными последовательностями битов в целях устранения систематических повторений комбинаций двоичных символов и возникающей при этом нежелательной регулярности в передаваемом сигнале.

В канальных кодерах производится помехоустойчивое кодирование информации, которое базируется на сверточном коде, перемежение битов в целях рассредоточения групповых ошибок и преобразование информации в так называемые “QAM-ячейки”, рассмотренные ниже (QAM – Quadrature Amplitude Modulation).

QAM-ячейки в канале MSC подвергаются перемежению, что позволяет повысить устойчивость приема сигналов в каналах передачи с нестабильными характеристиками (например, при приеме радиосигналов DRM, отраженных от ионосферы, в диапазоне коротких волн).

В канале FAC передается информация о полосах частот, занимаемых радиосигналами DRM, режиме модуляции, количестве и типах цифровых потоков в MSC, идентификации программ и др.

Канал SDC предназначен для передачи информации о конфигурации мультиплексирования MSC, условном доступе, частоте сигнала, районе обслуживания, языке вещания, времени, дате и др.

Перемежение QAM-ячеек в каналах FAC и SDC не применяется. Это позволяет исключить временные задержки, связанные с процедурой перемежения, и повысить оперативность работы приемника DRM. Тем не менее, информация, передаваемая в FAC и SDC, имеет достаточно высокую степень защиты от ошибок.

OFDM – преобразователь ячеек (OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing – мультиплексирование с ортогональным частотным разделением) распределяет различные классы ячеек по времени и частоте и формирует так называемую “частотно-временную сетку”.

OFDM – генератор сигналов преобразует в цифровой форме каждый ансамбль ячеек с одинаковыми временными индексами в совокупность модулированных несущих, разнесенных по частоте с определенным интервалом. Затем образуется полный OFDM-символ путем введения защитного интервала, который представляет собой повторение части символа и служит для предотвращения межсимвольной интерференции.

В модуляторе производится преобразование цифрового OFDM-сигнала в аналоговый. Эта операция включает в себя цифро-аналоговое преобразование, частотное преобразование вверх, фильтрацию в целях выполнения требований МСЭ-Р к спектрам передаваемых радиосигналов. Далее сигнал поступает на вход DRM-передатчика и затем передается в виде радиоволн.

Рассмотрим передающую часть системы DRM более подробно.

Кодирование сигналов,