Б. Системы c-mac и d2-mac.

Телевизионные стандарты семейства MAC/packet включают две разновидности [26]: C-MAC и D2-MAC. Стандарт C-MAC принят для систем спутникового телевидения и радиовещания в Англии, Исландии, Норвегии, Финляндии, Швеции и ряде других стран. Система D2-MAC применяется в Германии и Франции. C-MAC использует стандартный спутниковый радиоканал с полосой частот 27 МГц. Ее модификация D2-MAC используется в радиоканалах с полосой 7...8 МГц и пригодна для всех сетей телевидения: наземных, кабельных и спутниковых.

В системах C-MAC и D2-MAC принята пакетная структура при передаче цифрового сигнала. Каждый пакет содержит 751 бит. Один субкадр содержит 82 пакета, что означает передачу 4100 пакетов в секунду в системе С-MAC, где для передачи цифровых сигналов используются оба полукадра. В системе D2-MAC для передачи используется только один субкадр изображения, поэтому скорость передачи составляет 2050 пакетов в секунду. Полная пропускная способность цифрового канала составляет 3,079 Мбит/с в C-MAC и, соответственно, 1,54 Мбит/с в системе D2-MAC.

Пакет цифровых данных в системе D2-MAC (рис. 5.16) состоит из занимающей 23 бита преамбулы и 728 информационных бит. Преамбула содержит три части:

• адрес (10 бит), позволяющий идентифицировать 1024 разные службы;

• указатель длительности (УД, 2 бита), обеспечивающий связь между очередными пакетами той же службы и позволяющий обнаруживать утраты пакета вследствие ошибочного опознавания адреса;

• биты помехоустойчивого кодирования (БПК, 11 бит) для защиты данных преамбулы. Последняя защищена циклическим кодом Голея, позволяющим обнаружить и скорректировать до трех ошибок.

Далее идет байт типа пакета (БТ, 8 бит), информирующий декодер приемника о виде информации в пакете: аудиоданные или управляющая информация. Если это аудиоданные, то следующие после него 720 бит называются звуковым блоком (BC); если же это управляющая информация, то они называются интерпретационным блоком (BI). При передаче данных байт типа не нужен и все 728 битов можно использовать как информационные.

Рис. 5.16

Аудиоданные могут быть кодированы двумя различными методами: с применением "почти мгновенного компандирования" или без него, а также с двумя разными уровнями защиты от ошибок:

• первый уровень (простая защита) - с помощью одной лишь проверки на четность для обнаружения ошибки в кодовом слове отсчета;

• второй уровень (высокая защита) - с применением помехоустойчивого кодирования для каждого отсчета с использованием кода Хэмминга.

Простая защита от ошибок (первый уровень):

• при "почти мгновенном компандировании" с преобразованием 14/10 бит на отсчет в полученном десятиразрядном кодовом слове отсчета к шести важнейшим битам последнего добавляется бит четности так, чтобы сумма по модулю два шести важнейших битов и бита четности была бы равна нулю;

• при линейном кодировании с разрешением 14 бит на отсчет к одиннадцати важнейшим по значимости битам кодового слова отсчета добавляется бит четности.

Высокая защита от ошибок (второй уровень):

• при линейном 14-битном разрешении применяется расширенный код Хэмминга для защиты от ошибок одиннадцати наиболее значимых битов каждого отсчета, что позволяет корректировать одиночную ошибку и обнаружить двойную ошибку в защищенной части кодового слова;

• в десятибитных кодовых словах, полученных после почти мгновенного компандирования 14-битных слов, для защиты от ошибок используется модифицированный код Хэмминга, полученный путем устранения из контрольной матрицы исходного кода пяти столбцов.

Для защиты от многократных ошибок (пакетов ошибок) используется перемежение битов внутри пакета. Биты каждого пакета передаются в следующем порядке следования:   1; 95; 189; ... 565; 659   2; 96; 190; ... 566; 660   ………………………   93; 187; 281; ... 657; 751   94; 188; 282; ... 658.

Перемежение битов не используется для специальных сигналов, передаваемых в строке 625, и сигналов данных в строке 624. Если исправление ошибки невозможно, то используется метод маскирования, когда неправильно воспринятый отсчет заменяется средним арифметическим значением предыдущего и последующего отсчетов.

Рис. 5.17

Отсчеты звукового сигнала и данные в пакетах передаются блоками. В зависимости от способа кодирования (линейное с 14-битным разрешением или с "почти мгновенным компандированием" и преобразованием 14/10 бит на отсчет) и степени защиты от ошибок (простая с добавлением бита четности или высокая с применением кода Хэмминга и его модификации) применяется четыре разных типа звуковых блоков (BC) (рис. 5.17):

1. Тип блока L2 - линейное кодирование отсчетов ЗС с 14-битным разрешением и высокой степенью защиты. Он содержит кодовые слова 36 отсчетов, каждое кодовое слово 19-битное. Если сигнал монофонический, то блок содержит следующие друг за другом 36 отсчетов этого сигнала. При стерепередаче он содержит по 18 выборок отсчетов сигналов левого и правого каналов. Перед символами отсчетов расположена преамбула блока (36 бит), включающая: восемь свободных бит для будущих нужд, десять бит контрольной информации и 18 бит для информации о значениях масштабных коэффициентов. Общая длительность блока L2 равна 720 битам, скорость цифрового потока 669,808 кбит/с при передаче монофонического сигнала с высоким качеством или 1337,364 кбит/с при высококачественной стереопередаче; при передаче монофонического сигнала среднего качества скорость цифрового потока равна 336,030 кбит/с.

2. Тип блока L1 - линейное кодирование отсчетов звукового сигнала с 14-битным разрешением и простая защита от ошибок. Блок содержит 15-битные кодовые слова выборки из 64 отсчетов аудиосигнала (при стереопередаче, соответственно, 32 отсчета сигнала левого канала и 32 отсчета сигнала правого канала). Общая длительность блока с учетом преамбулы составляет здесь 960 бит; скорость цифрового потока 502,919 кбит/с при монопередаче и 1003,568 кбит/с при передаче стереофонического сигнала с высоким качеством; при монопередаче со средним качеством скорость цифрового потока равна 252,586 кбит/с.

3. Тип блока I2 - "почти мгновенное компандирование" с преобразованием 14/10 бит на отсчет и высокий уровень защиты от ошибок. Блок содержит 15-битные кодовые слова выборки из 48 отсчетов аудиосигнала (при стереопередаче, соответственно, 24 отсчета сигнала левого и 24 отсчета сигнала правого каналов). Общая длительность блока 720 бит; скорость цифрового потока 502,919 кбит/с при монопередаче с высоким качеством и 1003,586 кбит/с при стереопередаче; при монофонической передаче со средним качеством скорость цифрового потока равна 252,586 кбит/с.

4. Тип блока I1 - почти мгновенное компандирование с преобразованием 14/10 бит на отсчет и низкий уровень защиты от ошибок. Блок содержит 11-битные кодовые слова 64 отсчетов (при стереопередаче 32 отсчета сигнала левого и 32 отсчета сигнала правого каналов). В начале блока расположено свободное поле из 16 бит для будущего использования. Общая длительность блока 720 бит; скорость передачи цифрового потока 377,753 кбит/с при высококачественной монофонической передаче и 753,253 кбит/с при высококачественной стереопередаче; при монопередаче среднего качества скорость цифрового потока равна 190,003 кбит/с.

Заметим, что 720-битный блок при передаче полностью размещается в одном пакете, а три блока по 960 бит (120 байт) каждый передаются в четырех последовательных пакетах. Иначе говоря, при 120-байтных блоках его части находятся в двух смежных пакетах (рис. 5.18).

Рис. 5.18

При передаче с высоким качеством частота дискретизации звукового сигнала составляет 32 кГц при полосе частот 40 Гц...15 кГц; при передаче со средним качеством f_д = 16 кГц и полоса частот звукового сигнала, соответственно, составляет 7 кГц. Перед кодированием сигналы подвергаются предыскажению в соответствии с Рек. J.17 МККТТ. Возможно много вариантов сочетаний звуковых каналов разного качества и каналов данных для использования пропускной способности цифрового канала передачи.

В системах С-МАС и D2-MAC в каждой строке передаются, соответственно, 198 или 99 бит. В каждой строке перед сигналом изображения передаются: слово синхронизации строки (6 бит) и информационные данные (например, звуковые сигналы), занимающие в общей сложности 99 бит. При этом данные и звуковые сигналы передаются в строках от 1 до 623, а строки 624 и 625 использованы для других целей.

Строка 625 содержит только цифровые служебные данные с сильной защитой от ошибок сокращенными кодами БЧХ.

В ней представлены кодовые слова:

• синхронизации изображения,

• идентификации спутникового канала,

• часовое время,

• дата и информация для конфигурации приемника.

Здесь же передается информация:

• о способе передачи звука,

• примененном для этого случая способе скремблирования,

• данные VPS (видеопрограммной системы) и указание, если передается телетекст,

• информация для строчной и кадровой синхронизации,

• разнообразная информация в виде обычного текста для отображения ее, например, на экране телевизионного приемника,

• другая необходимая служебная информация.

Во время передачи звуковых блоков передаются также блоки интерпретации, различаемые с помощью байта типа, предваряющего каждый из этих блоков. Блоки интерпретации содержат следующую информацию:

• сообщение о полосе частот и частоте дискретизации звукового сигнала,

• признаки моно- или стереопередачи,

• квантования: линейного или с применением "почти мгновенного компандирования",

• степени защиты от ошибок: простой или высокой,

• сигналы тревоги и т.п.

Параметры качества каналов звука удовлетворяют Рек. J.21 МККТТ.