2. Система модуляции сигналов цифрового телевидения 8-VSB.

2.1 Стандарт наземного цифрового телевидения ATSC.

Стандарт цифрового телевидения ATSC (Advanced Television Systems Committee) описывает систему, спроектированную с целью передачи высококачественного изображения, звука, а также дополнительных данных в полосе частот 6 МГц, соответствующей ширине канала аналогового телевидения NTSC. Структура и параметры радиосигнала системы NTSC позволяют обеспечить надежную синхронизацию, за счет увеличения мощности передатчика и снижения эффективности использования полосы частот. Спектр радиосигнала NTSC неравномерен, в нем выделяются три гармонических колебания с частотами FV (несущая сигнала яркости изображения), FC (поднесущая сигнала цветности) и FA (несущая звукового сигнала). На передачу этих гармонических колебаний расходуется основная доля мощности, что и означает неэффективное использование мощности передатчика. Кроме того, средняя мощность излучаемого сигнала зависит от содержания изображения.  Требуемая ширина полосы частот канала равна 6 МГц, а ширина спектра сигнала яркости составляет всего 4,2 МГц, что означает не слишком эффективное использование полосы частот (полоса канала на 43% больше ширины спектра).  Однако надо отметить, что в полосе 6 МГц передаются еще и цвет и звук, что повышает эффективность использования полосы частот.

Техническими задачами, решаемыми в процессе проектирования системы ATSC, были минимизация объема данных, несущих информацию об изображении и звуке, и достижение предельно высокой пропускной способности канала связи при сохранении заданного качества. Хотя стандарт не регламентирует строго формат представления передаваемого изображения, ясно, что речь идет о телевидении высокой четкости. Система ATSC основывается на подмножестве MPEG-2, определяемом как высокий уровень основного профиля MPEG-2 МР@HL. Это подмножество включает форматы с числом активных строк до 1152 и числом элементов в активной части строки до 1920, причем скорость потока компрессированных данных не должна превышать 80 Мбит/с.  Параметры системы ATSC находятся в пределах этих ограничений.

 

2.2  Модуляция 8-VSB.

         В системе VSB допустим как двухпозиционный модулирующий сигнал, так и многопозиционный. При двухпозиционной передаче, обозначаемой как 2-VSB, модулирующий сигнал совпадает по форме с сигналом передаваемых данных и принимает в интервале каждого символа один из двух уровней (характеристические значения его симметричны относительно нуля, например +1 и -1). Удельная скорость передачи данных, благодаря тщательной отработке системы модуляции 1,79 (бит/с)/Гц, близка к теоретическому пределу. При многопозиционной передаче характеристические значения, располагающиеся симметрично относительно нуля, выбираются так, чтобы интервалы между ними были одинаковыми. Например, при восьмипозиционной передаче в системе 8-VSB (рис. 5) модулирующий сигнал принимает в интервале символа одно из восьми значений (-7, -5, -3, -1, +1, +3, +5, +7). В интервале одного символа передаются три двоичных разряда потока данных.  При увеличенной в три раза удельной скорости в полосе 6 МГц система 8-VSB способна передавать поток данных 32,3 Мбит/с.

Система VSB разработана в нескольких вариантах, предусматривающих разную структуру модулирующего сигнала: 2-VSB, 4-VSB, 8-VSB, 8T-VSB, 16-VSB. Количество уровней модулирующего сигнала меняется от двух до шестнадцати, при этом соответственно изменяется и скорость передачи данных, вычисляемая как частота следования символов, умноженная на логарифм количества уровней. Чем больше количество уровней модулирующего сигнала, тем меньше помехозащищенность. Исключением из этого правила является только система 8T-VSB, в которой используется дополнительное кодирование с целью борьбы с помехами (буква T - Trellis символизирует наименование этого кодирования - решетчатый код).

         8T-VSB (далее просто 8-VSB) - высокочастотный тип модуляции, используемый в цифровом телевизионном стандарте DTV (ATSC), используемый для наземной передачи цифровых  ТВ сигналов к потребителю. Так как любая система наземного телевидения должна преодолеть многочисленные помехи вроде отраженных сигналов, случайного шума и взвешенных шумов, постепенного затухания сигнала, интерференции, прежде чем достигнуть потребителя, выбор правильного формата модуляции очень важен. Модуляция 8-VSB  - основа стандарта ATSC.

         В мире цифровых коммуникаций, основой являются два базовых стандарта, про которые нужно помнить, говоря о законченной DTV системе: 8-VSB и MPEG-II. 8-VSB - способ модуляции сигнала, а MPEG-II - формат пакетирования и сжатия видеосигнала. Чтобы преобразовывать  студийный видеосигнал высокого разрешения в форму, необходимую для передачи по эфиру, согласно стандартам DTV, необходимы два основных преобразования: MPEG-II кодирование и 8-VSB модуляция. Соответственно, требуется MPEG-II кодер и 8-VSB модулятор.

MPEG-II кодер получает основной цифровой видеосигнал и кодирует его с целью уменьшения скорости цифрового потока, используя дискретное косинусное преобразование; детальное рассмотрение проблем сжатия видеосигнала не входит в задачи данной работы. MPEG-II кодер мультиплексирует полученную видеоинформацию  с кодированным сигналом звукового сопровождения Dolby АС-3 и любыми дополнительными данными, которые необходимо передать. В итоге получаем поток блоков MPEG-II  со скоростью передачи данных порядка 19.39 Mbit/Sec. Это довольно важный момент, так как скорость потока цифрового видеосигнала высокого разрешения, поданного на вход кодера MPEG-II,  могла иметь скорость передачи данных 1 Gbit/sec или даже больше. Поток данных со скоростью 19.39 Мбит / секунда представляет собой Транспортный уровень DTV. Выход MPEG-II кодера соединен с входом 8-VSB возбудителя, с помощью последовательного интерфейса, в соответствии  со стандартом SMPTE-310.

Хотя методы сжатия MPEG-II могут достигать значительных значений снижения скорости передачи данных, нужны определенные технические решения, чтобы упаковать транспортный поток 19.39 Мбит / сек (DTV сигнал)  в частотный канал с пропускной способностью 6 МГЦ и передать по нему сигнал без сбоев потребителю, сидящему дома перед телевизором. Это и есть задача, за решение которой отвечает 8-VSB модулятор.

На рисунке 2.1 показана блок-схема типичного модулятора 8-VSB.

 

2.3 Синхронизация данных.

Первое, что делает кодер 8-VSB после получения пакетов данных MPEG-II, это синхронизация его с входным потоком данных. Перед какой либо дальнейшей обработкой сигналов, 8-VSB возбудитель должен правильно распознать начальные и конечные биты каждого блока данных MPEG-II. Это происходит с помощью специального бита синхронизации MPEG-II. Пакет MPEG-II содержит 188 битов, причем первый бит всегда является битом синхронизации. Если MPEG-II бит синхронизации забракован, то он будет заменен синхронизацией сегмента ATSC в более поздней ста дии обработки.

        

2.4 Рандомизация данных.

За исключением сегментных и полевых сигналов синхронизации, поток данных 8-VSB должен иметь полностью случайную, шумоподобную структуру. Это следует из того, что передаваемый сигнал должен иметь шумоподобный спектр, для использования полосы канала с максимальной эффективностью. Если бы сигнал имел повторяющийся циклы, то в определенной части частотного спектра получились бы сгустки энергии, образовывая тем самым "дырки" с малой энергией на других частотах. Это подразумевает, что часть канала 6 МГЦ были бы перегружены, в то время как другие части будут недогружены. К тому же, повышенные концентрации энергии на некоторых частотах, скорее всего,  создали бы заметные помехи в  приеме сигналов системы цветного телевидения NTSC.

В системе по рандомизации данных, значение каждого бита, изменено согласно модели случайных чисел. Этот процесс реверсирован в приемнике, чтобы восстановить исходные значения данных.

 

2.5 Кодирование Рида-Соломона

Кодирование Рида-Соломона является способом прямой коррекции ошибок - Forward Error Correction (FEC), которое применяется к входному потоку данных. Код Рида-Соломона это совокупность методов, которые используются, чтобы исправить ошибки, которые возникают в процессе передачи. Атмосферные помехи, многолучевое распространение, временные затухания сигнала, и нелинейность передатчика приводят к возникновению одиночных и пакетных ошибок. С помощью кода Рида-Соломона можно обнаруживать и исправлять эти погрешности но, разумеется, в определенных пределах.

Кодер Рида-Соломона берет 187 байтов входного MPEG-II пакета данных, (бит синхронизации пакета был удален) и математически рассматривает их как один блок, чтобы создать дополнительную группу проверочных данных, основываясь на полученном пакете данных. Она занимает 20 дополнительных битов, которые прикрепляются в конец исходного пакета из 187 битов. Эти 20 битов представляют собой биты четности кода Рида-Соломона. Приемник сравнивает полученный блок из 187 битов с 20 битам четности, чтобы обнаружить возможную потерю данных. Если погрешности обнаружены, ресивер использует биты четности, чтобы определить точное место ошибки, изменить разрушенные биты, и восстановить первоначальную информацию. До 10 поврежденных битов в пакете может быть исправлено таким образом. Если повреждено большее число битов, достоверность данных больше не гарантируется, и полный MPEG-II пакет должен быть забракован.

 

2.6  Скремблирование.

  Скремблер,  меняет порядок следования данных, и рассредоточивает MPEG-II данные по времени (в диапазоне приблизительно 4.5 msec) с помощью буферов памяти. Скремблер составляет новые пакеты данных, включающие фрагменты от различных MPEG-II (предварительно перемешанных) пакетов. Эти новые пакеты данных имеют длину первоначальных MPEG-II пакетов: 207 байтов (с учетом кодирования Рида-Соломона).

Если увеличение уровня шумов вызовет потерю сигнала в процессе его распространения, и один блок будет потерян (то есть несколько миллисекунд), множество различных MPEG-II пакетов потеряют незначительную часть информации. При этом на экране такая помеха не вызовет сколько-нибудь заметного искажения сигнала.

Перемешивание данных происходит согласно известной модели; процесс реверсирован в приемнике, чтобы восстановить исходный порядок данных.

 

2.7  Решетчатое кодирование.

Решетчатое кодирование - другая форма непосредственного исправления ошибок. В отличие от кодирования Рида-Соломона, которое обрабатывает целый MPEG-II пакет как отдельный блок, решетчатое кодирование - код, который отслеживает поток битов в течение времени, учитывая значение кода для предыдущих символов. Соответственно, кодирование Рида-Соломона известно как форма блочного кода, в то время как решетчатое кодирование является сверточным кодом.

При решетчатом кодировании, каждый 8-разрядный бит, делится на четыре 2-х разрядных слова. В кодере, осуществляющем решетчатое кодирование, каждое новое 2-х разрядное слово, сравнивается с прошлой хронологией предыдущих 2-х разрядных слов, и в итоге генерируется 3-х разрядный двоичный код, описывающий изменение по отношению к предыдущему 2-х разрядному слову. Эти 3-х разрядные коды заменяют первоначальные 2-х разрядные слова  и передаются по эфиру как восьмиуровневые символы 8-VSB (3 бита = 2 в 3й степени = 8 комбинаций или уровней). Для каждых двух битов, которые поступили в кодер решетчатого кодирования, на выходе получается три бита. Поэтому, кодер решетки в системе 8-VSB, имеет разрядность 2/3.

Декодер решетчатого кодирования в приемнике использует полученные 3-х разрядные коды, чтобы восстановить исходный вид потока данных, состоящего из последовательности 2-х разрядных слов. Таким образом, решетчатое кодирование отслеживает изменения от одного слова к другому во времени. Сила  решетчатого кодирования заключается в способности отслеживать хронологию сигнала в течение времени и выбраковывать потенциально неверные данные (ошибки), основываясь на прошлом и последующем значениях сигнала.

 

2.8  Сигналы синхронизации и пилот сигналы.

Следующий шаг в процессе обработки данных - введение различных вспомогательных сигналов, которые позволяют 8-VSB-декодеру точно определить и де модулировать принятый высокочастотный сигнал. К ним относятся:  пилот-сигнал ATSC, сегментная синхронизация, и синхронизация полей. Пилот и синхросигналы добавляются после рандомизации сигнала и добавления кода коррекции ошибок, чтобы не нарушить временные и амплитудные зависимости передаваемого сигнала.

Восстановление синхросигнала, необходимое для декодирования полученного ВЧ сигнала всегда считалось одним из самых сложных процессов в системах цифровой связи. Данные декодируются в соответствии с сигналом синхронизации приёмника. В то же время, синхронизация ресивера непосредственно зависит от точности восстановления принятых данных. Как следование этого, синхронизация системы быстро нарушается в том случае, если уровень шума или уровень помех приближаются к точке, когда начинают появляться существенные ошибки в потоке данных. Когда была изобретена система цветного телевидения NTSC, возникла необходимость создать мощный синхроимпульс, который выделялся бы над модулирующим огибающим сигналом (огибающей). Таким образом, цепи синхронизации приемника могли разобрать синхросигналы и сохранять правильную кадровую синхронизацию изображения даже в том случае, если само изображение было искажено шумами. 

8-VSB использует подобную структуру синхроимпульсов и остаточных несущих колебаний, которые позволяют ресиверу поймать синхронизацию поступающего сигнала и успешно декодировать его, даже при наличии высокого уровня отраженных сигналов и значительном уровне шума.

Первый сигнал, нужный для синхронизации - пилот сигнал ATSC. Непосредственно перед модуляцией, небольшой сдвиг постоянной составляющей применяется к 8-VSB модулирующему сигналу (постоянная составляющая которого была предварительно установлена на ноль). Это вызывает малое остаточное несущее колебание, которое появится в точке нулевой частоты результирующего спектра модулированного сигнала. Это - пилот сигнал ATSC. Это дает возможность цепям фазовой автоподстройки в ресивере 8-VSB получить сигнал, на который можно было бы опереться.  Но все же пилот-тон ATSC намного меньше, чем несущая изображения NTSC, и потребляет только 0.3 dB или 7 (процентов) от мощности передатчика.

Другие сигналы, необходимые для синхронизации - синхроимпульсы сегментной и полевой синхронизации. Сегмент данных АТSС состоит из 207 битов пакета перемешенных данных. После решетчатого кодирования, сегмент из 207 байтов был увеличен до потока в 828 восьмиуровневых символов. Синхронизация сегмента ATSC -это четыре импульса, которые добавляются к началу каждого сегмента данных и восполняют отсутствие первого бита (бит синхронизации пакета) исходного MPEG-II пакета данных. Синхронизация сегмента появляется через каждые 832 символа и всегда имеет вид качающегося импульса  с размахом +5 и -5 уровня сигнала (см. Рисунок 2.2). 

Рисунок 2.2  Структура сегмента данных ATSC и позиция сегментной синхронизации

Ресивер использует строгую периодичность следования синхроимпульсов сегмента, ведь в случае искажения сигнала на входе появляется не периодичная последовательность данных, и в этом случае ресивер будет использовать собственную синхронизацию, основываясь на ранее полученных данных. После появления нормальной синхронизации на входе, ресивер использует входной сигнал и восстанавливает системную синхронизацию. Из-за высокой частоты повторения синхросигналов, большой амплитуды колебаний уровня сигнала и повышенной продолжительности, сигналы синхронизации сегментов просты для распознавания приемником. В результате, точное восстановление синхронизации возможно при уровне шума и помех значительно больше значений, при которых возможно восстановление данных (до 0 dB ОСШ; нормальное восстановление данных требует, по крайней мере, 15 dB ОСШ). Эта довольно устойчивая система синхронизации, наряду с пилот - тоном ATSC, позволяет ресиверу быстро восстановить синхронизацию при переключении каналов и других кратковременных потерях сигнала. На рисунке 2.2 показана структура сегмента данных ATSC и позиция  сегментной синхронизации.

В стандарте ATSC сегмент данных аналогичен строке NTSC, а синхронизация сегмента - несколько подобна строчной синхронизации NTSC. Однако их продолжительность и частота следования различны. Длина импульса синхронизации сегмента ATSC составляет 0.37 msec; импульс синхронизации NTSC - 4.7 msec. Сегмент данных ATSC передается в течение 77.3 msec; строка в  NTSC передается 63.6 msec. Анализ этих параметров показал, что синхронизация сегмента ATSC более уязвима по сравнено с NTSC. Это сделано, чтобы максимизировать поток полезной информации и минимизировать время, отводимое на синхронизацию. 313 последовательных сегментов данных составляют поле данных. На Рисунке 2.3 показана структура поля данных стандарта ATSC

Рисунок 2.3  Поле данных ATSC

Полевая синхронизация стандарта ATSC - целый сегмент данных, который повторяется один раз в 1 поле (24.2 msec) и примерно  аналогичен вертикальному интервалу NTSC. Полевая синхронизация ATSC имеет вид биполярных импульсов и также используется ресивером, чтобы устранить повторения сигнала, вызванные плохим (многолучевым) приемом. Это реализовано путем сравнения полученной полевой синхронизации (содержащей некоторую ошибку) с известной до передачи полевой синхронизацией. Полученные в итоге векторы погрешности используются, чтобы выработать сигнал ресивера, поступающий на устройство-корректор (эквалайзер), которое убирает повторения сигналов. Подобно сегментным синхроимпульсам, значительное колебание уровня сигнала и периодически повторяющаяся природа полевых синхронизаций позволяет успешно восстанавливать их при очень высоком уровне шума и помех (до 0 dB ОСШ). В конце каждого сегмента полевой синхронизации двенадцать конечных символов последнего сегмента данных повторяются дважды, чтобы перезапустить кодер решетки в ресивере. Помехоустойчивость сегментных и полевых синхронизаций делает возможным точное восстановление синхронизации и удаление отраженных сигналов в 8-VSB приемнике, даже если само изображение (данные) невосполнимо испорчены неудовлетворительными условиями приема. Это позволяет фильтру, удаляющему отраженный сигнал, успешно выполнить свою работу до декодирования основных данных.

 

2.9 Амплитудная модуляция.

Далее восьмиуровневый DTV сигнал, с сигналами синхронизации и сдвигом постоянной составляющей (пилот - сигналом), амплитудно - модулируется на промежуточную частоту несущего колебания. Это создает спектр с двойной боковой полосой относительно основной несущей частоты, как показано на Рисунке 2.5. 

Рисунок 2.5  Двухсторонний спектр, полученный в результате амплитудной модуляции исходного сигнала

Ширина занимаемой полосы частот этого сигнала слишком широка, чтобы его можно было передать по стандартному каналу шириной в 6 МГЦ. Однако есть возможность отфильтровать большую часть этого спектра без повреждения той цифровой информации, которую мы передаем. По рисунку 2.5 можно заметить высокую степень избыточности двойных боковых полос спектра амплитудной модуляции. Боковые разных порядков являются просто уменьшенными копиями центрального спектра, и весь участок нижней боковой полосы является зеркальным отображением верхней боковой полосы. Это дает возможность, не использовать почти всю нижнюю боковую полосу и все гармоники в верхней боковой полосе. Оставшийся сигнал (верхняя половина центрального спектра) может быть урезана на половину на основании Теории Найквиста, из которой следует, что необходима только половина ширины полосы частот, чтобы передать цифровой сигнал на заданной частоте следования данных. Фильтрация боковых полос спектра сигнала осуществляется с помощью фильтра Найквиста.

2.10  Фильтр Найквиста.

В результате добавочных данных, добавленных к потоку аудиовизуальной информации для непосредственного исправления ошибок, а также вставок синхронизации, скорость передачи данных увеличилась с 19.39 Мбит / сек на входе возбудителя до 32.28 Мбит / сек на выходе кодера решетки. Так как 3 бита передаются в каждом символе то при восьми уровнях 8-VSB результирующая скорость передачи данных - 32МБ / 3 = 10.76 миллионов символов в сек.  На основании теоремы Найквиста известно, что 10.76 миллионов символов в сек. могут быть переданы в канале с частично подавленной боковой полосой (vestigial sideband signal - VSB)  с минимальной шириной полосы частот 1/2 * 10.76 МГЦ = 5.38 МГЦ. Так как имеющаяся полоса пропускания канала 6 МГЦ, то в результате имеется даже небольшой запас. Эта избыточная ширина полосы частот (обозначаемая "Альфой"-«а») составляет 11.5 % для системы ATSC 8-VSB. То есть 5.38 МГЦ (минимальная ширина полосы частот по теореме Найквиста) + 620 Кгц (ширина свободной части полосы частот-11.5 %) = 6.00 МГЦ (используемая в настоящее время ширина канала). Чем выше используемый Альфа-фактор, тем проще аппаратная реализация, снижаются требования к фильтрам и точности синхронизации. Результирующая частотная характеристика после фильтра Найквиста, показана на Рисунке 2.6. Хорошо заметен пилот-сигнал у нижней границы канала. Более низкая боковая полоса (ниже частоты пилот сигнала) почти полностью удалена.  

Рисунок 2.6   Высокочастотный спектр 8-VSB

Это искусственное устранение более низкой боковой полосы, наряду с узкополосной фильтрацией верхней боковой полосы, создает очень существенные изменения в итоговом высокочастотном сигнале, который и передается. Огибающая 8-VSB подвергается преобразованию и теряет четкость, почти полностью исчезает ступенчатая восьмиуровневая структура, которая имелась перед фильтрацией. Сигнал принимает вид, представленный на Рисунке 2.7.

 Глядя на рис. 2.7 можно подумать, что вся информация, содержащаяся в исходных восьми уровнях, потеряна навсегда. Но это не так. И вот  почему. Когда ограничивается частотный спектр прямоугольного сигнала, он (сигнал) будет терять квадратные грани и  колебаться во времени, до и после начального импульса. В случае цифрового восьмиуровнего сигнала, это свойство вызвало бы искажения, поскольку пост-окружение от одного импульса накладывалось бы на предшествующие и последующие импульсы, приводя, таким образом, к искажению их уровней и, соответственно, информации.

Тем не менее, существует способ передать без потерь 8-VSB импульсы, если учесть, что восьмиуровневая информация распознается в  определенный момент времени осуществления выборки в приемнике. В другие моменты времени, амплитуда импульса не имеет значения, и может изменяться сколь угодно - пока она снова в определенный момент времени не принимает одно из заданных восьми уровней.

Если узкополосная частотная фильтрация выполнена правильно, согласно Теореме Найквиста, результирующая последовательность импульсов будет ортогональный. Это значит, что в каждый определенный момент осуществления выборки, только один символ будет определять конечную форму волны огибающей; все предшествующие и последующие импульсы в этот конкретный момент будут проходить нулевое значение амплитуды. Это показано на Рисунке 2.8. Таким образом, когда ресивер будет декодировать полученный сигнал, результирующее напряжение будет соответствовать текущей амплитуде входного сигнала (одному из восьми возможных уровней).

При любом определенном времени выборки (вертикальные линии), только основной импульс определяет амплитуду сигнала, все остальные импульсы (их гармоники) испытывают в этот момент нулевое пересечение. Результирующая огибающая ВЧ-сигнала соответствует восьми цифровым уровням только в определенный момент времени осуществления выборки. В остальное время, (между моментами выборки) огибающая содержит кроме основного сигнала множество гармоник от предыдущих и будущих символов (так как все гармоники имеют ненулевые амплитуды между временами выборки). На,  Рисунке 2.8 показаны только 10 побочных гармоник; в действительности их значительно больше. 

Рисунок 2.8  Добавление узкополосных ортогональных импульсов 

Эти ненулевые значения гармоник (между временами выборки) от множества символов могут составлять в целом очень большие напряжения сигнала. В результате получается довольно характерный сигнал, несколько похожий на на белый шум. Это показано на Рисунке 2.9. Пик фактор такого сигнала может достигать 12 dB, хотя трансмиттер и может ограничить это значение до 6 - 7 dB с минимальными потерями. Черные области представляют текущую осциллограмму сигнала; серые области показывают сохраненные значения всех прошлых значений.  

Рисунок 2.9 Вид сигнала 8-VSB на выходе кодера

 

2.11  "Глазковая диаграмма".

"Глазковая диаграмма".  Это одно из представлений 8-VSB сигнала, который подчеркивает вышеописанные особенности сигнала 8-VSB. Эту диаграмму можно увидеть на страницах большинства статей о 8-VSB и на экранах различных измерительных приборов для работы с 8-VSB.  "Глазковая диаграмма" – это совокупность многих значений полученного высокочастотного сигнала в момент осуществления выборки. Так как входной ВЧ сигнал должен иметь один из восьми возможных уровней, то всякий раз, когда подходит время выборки, сходимость многих проекций сигнала формирует семь "глаз" (отсюда другое название - глазная диаграмма), появление которых совпадает с тактовыми импульсами в ресивере. Это видно на Рисунке 2.10.

Рисунок 2.10  Глазковая диаграмма сигнала 8-VSB

 При каждом моменте выборки, де модулированный сигнал принимает один из восьми возможных уровней. Результирующее изображение имеет восемь вертикальных "глаз". Если 8-VSB сигнал поврежден в течение передачи, эти "глаза" "закроются" и исчезнут, поскольку ВЧ-сигнал не будет иметь  верную амплитуду в момент выборки.

 

2.12  «совокупность сигнала» 8-VSB.

Еще одно популярное представление 8-VSB сигнала, которое часто используется в измерительных приборах - совокупный сигнал 8-VSB. Это - двухмерное графическое представление 8-VSB амплитуды несущей и фазы в каждый момент выборки. В 8-VSB цифровая информация передается с помощью амплитуды огибающей, не используя фазу сигнала. Это существенное отличие от других форматов цифровой модуляции, типа QAM, где каждая точка сигнала - некая векторная комбинация амплитуды несущей и фазы. QAM-подобная структура не реализуется в 8-VSB, так как нет возможности контролировать фазу сигнала. Сравнение совокупности сигнала 8-VSB с 64-QAM показано на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11  Совокупность сигнала 8-VSB против 64-QAM

 Восемь уровней восстановлены с помощью синхронного детектора. Полезных данных из фазы сигнала получено не было, так как никакой  информации в ней не содержится. Поэтому диаграмма совокупности сигнала 8-VSB - восемь рядов вертикальных строк, которые соответствуют восьми переданным амплитудным уровням. Устраняя любую зависимость от фазового канала, 8-VSB ресивер нуждается только в информации об амплитуде сигнала, таким образом, исключая цепи фазовой обработки сигнала. В результате - большая простота реализации и, как результат - более дешевая аппаратная реализация. Совокупность сигнала 8-VSB - 8 рядов вертикальных строк на оси амплитуды. Фазовая ось не используется, для передачи информации. Когда 8-VSB  ВЧ-сигнал искажен, восемь вертикальных строк станут размытыми, и появятся ошибки. Светло-серые круговые проекции, добавленные к совокупности сигнала 8-VSB, показывают амплитуду несущей и фазу, постоянно изменяющуюся; выборка в ресивере - вроде некоего стробирующего устройства, которое отбирает значение сигнала каждый раз, когда он (сигнал) проходит один из восьми уровней амплитуды.

 

2.13  Аналоговое преобразование методом повышения частоты сигнала 8-VSB.

 После фильтра Найквиста, 8-VSB  сигнал преобразовывается традиционным способом в высокочастотный сигнал Метрового или дециметрового диапазона. Выходной сигнал  8-VSB модулятора идет на DTV-передатчик. Передатчик - по существу традиционный высокочастотный усилитель мощности. Он может быть твердотельным или на электронной лампе. Выходной сигнал фильтруется с целью подавления любых паразитных сигналов, выходящих за полосу канала, и вызванных различными нелинейностями передатчика. Последняя звено в цепи передачи сигнала - антенна, которая и передает 8-VSB DTV сигнал в эфир.

Читать дальше

на главную страничку | оглавление