Приемник/декодер цифровых сигналов увч

Приемник телевизионных сигналов, передаваемых цифровым способом (Integrated Receiver Decoder — IRD, т.е. интегрированный — объединенный приемник/декодер) предназначен для приема в диапазоне УВЧ, демодуляции и декодирования телевизионных двоичных последовательностей. Конечная цель декодирования — формирование полного видеосигнала, сигналов звукового сопровождения, сигналов данных пользователя, кодов условного доступа и т.п. Декодирование при приеме разделяется на два этапа: на декодирование кодов данных, обеспечивающих повышение помехоустойчивости канала приема/передачи, и следующий этап — восстановление непосредственно информационных данных.

Структурная схема спутникового ресивера-декодера показана на рис. 10.23. Он состоит из собственного приемника и декодера.

Схема восстановления несущей (СВН) формирует из принятой модулированной — немодулированную, "чистую" несущую, необхо- димую для работы балансных модуляторов. Схема самовосстановления тактовых сигналов (СВЕЧ), предназначаемых для стробирования прямоугольных двоичных последовательностей при восстановлении их дискретизатором — регенератором, обеспечивает синхронизацию этих двоичных последовательностей с тактовой частотой на передающей стороне. Дискретизатор — восстановитель прямоугольных импульсов в двоичных последовательностях представляет собой пороговый компаратор.

Восстановление кодов данных канала. Со входа ресивера через полосовой фильтр ПФ транспортный поток DVB-S в частот- ной полосе 27 (36) МГц диапазона УВЧ подается на делитель, ко- торым делится на два равных потока: один синфазный — 1 (t), а другой по отношению к нему квадратурный — Q (t). При этом каждый поток со скоростью, равной половине битовой входного потока DVB-S, подается на балансные модуляторы (перемножители).

Выходными сигналами модуляторов являются двоичные после- довательности BPSK: синфазный I с фазой 0' или 180' относитель- но несущей и квадратурный Q — 90' или 270' относительно несу- щей. Сигналы двоичных последовательностей подаются на ФНЧ (фильтры Найквиста) с заданными коэффициентами "скругления"— а, значения которых выбираются в пределах 0,175...0,2. После прохождения фильтров и дискретизаторов, а также стробирования их тактовыми импульсами (для синхронизации с передающей сто- роной), оба потока объединяются мультиплексором (сумматором) в четырехфазный квадратурный последовательный поток данных QPSK с соответствующей структурой сверточного кода.

Декодирование кодов данных телевизионного канала. Так как поток может содержать и содержит ошибки из-за воздействия помех, шумов и фильтрации, то для их устранения, он подается на сверточный декодер Витерби, осуществляющий первую (предвари- тельную) коррекцию ошибочных бит — Forward Error Correktion (FEC). Декодер Витерби автоматически определяет структуру свер- точного кода цифрового потока (структура, как отмечалось, может быть 1/2; 2/3; 3/4 ... n/к) и после анализа процесса приема преды- дущих двоичных последовательностей декодирует его по методу максимального правдоподобия. Процесс декодирования связан с поиском такой кодовой последовательности, которая ближе всего располагается к принятым ранее последовательностям — кодам. Правильность восстановления определяется по трем соседним ко- дам, что представляет собой компромисс между сложностью строения декодера и достоверностью декодирования. Вероятность появления ошибочных бит (BER) в цифровом потоке на выходе де- кодера Витерби не превышает 2 10 (как упоминалось, при BER = =1 10 на входе). Структура пакета цифрового потока после деко- дера Витерби показана на рис. 10.20.

Так как блоки информационных данных при передаче подверга- лись процессу перемежения, то при приеме они подвергаются об- ратному процессу — компенсации перемежения (или деперемеже- нию) с целью восстановления первоначального порядка следова- ния. В результате соседние блоки, содержащие остаточные группо- вые ошибки (после первой коррекции ошибок — FEC), "разносятся", занимают свои первоначальные места и подаются затем на декодер Рида — Соломона (РС 204/188, Т = 8),способного исправить до восьми ошибок в каждом блоке.

Синхрослова для восстановления строчных и кадровых синхроимпульсов выделяются из цифрового потока непосредственно после декодера Витерби (до декодера Рида — Соломона), так как синхрослова не защищены кодом Рида — Соломона.

В защите синхрослов кодом Рида — Соломона нет необходимости, так как из подобных данных, передаваемых много раз, на основании теории подобия множеств даже при большой вероятности появления ошибки точные данные можно получать с большой достоверностью.

После декодера Рида — Соломона (в некоторых случаях перед ним) в цифровом потоке устраняется дисперсия энергии. Для этого используется генератор псевдослучайных последовательностей, период повторения генераторного полинома которого составляет 1503 байт.

Полученный таким образом цифровой поток соответствует стан- дарту MPEG-2, которь1й требует, чтобы вероятность ошибки не превышала 10 "...10" на бит, т.е. чтобы не было более одного ошибочного бита за час приема.

Восстановление информационных данных. Затем из цифро- вого потока демультиплексором выделяются элементарные потоки: поток видеоданных и поток аудиоданных, которые подаются на свои MPEG-2 декодеры для восстановления информационных дан- ных. Современный декодер MPEG-2 видеоданных представляет собой 32-разрядный процессор обработки данных с тактовой час- тотой, превышающей 100 МГц. Здесь же проводится при необхо- димости дескремблирование "закрытых" каналов. После декодера MPEG-2 цифровые данные записываются в 20-Мбайтовую встро- енную память SDRAM и подаются при считывании на ЦАП.

Прием телевизионных каналов. Схемное строение ресивера- декодера (см. рис. 10.23) позволяет принимать и обрабатывать:

0 несколько телевизионных каналов, передаваемых на несу- щей спутникового канала методом НКН (Multi Channel Per Carrier— MCPC). Возможная скорость передачи этим способом — до 48 Мбит/с. Количество передаваемых и принимаемых телевизион- ных каналов в этом случае может быть до шести (в полосе спутни- кового канала М = 36 МГц);

0 один телевизионный канал (так называемый "одиночный" ка- нал), из нескольких передаваемых на нескольких несущих в частот- ной полосе спутникового канала методом ОКН: один канал — одна несущая (Single Channel Per Carrier — SCPC). Для каждого телеви- зионного канала (для каждой несущей), как упоминалось, устанав- пивается своя скорость. Возможные скорости приема/передачи на- ходятся в пределах от 2 до 24 Мбит/с.

Прием телевизионных каналов, передаваемых способом НКН (Mult Channel Per Carrier — MАPC), осуществляется следую- щим образом.

В память ресивера, как и при аналоговом приеме, предвари- тельно записываются: позиция спутника, с которого предполагается вести прием, частота несущей электромагнитной волны спутниково- го канала (транспондера) и поляризация электромагнитной волны. Кроме этого в память ресивера записываются также параметры, присущие только цифровому способу приема: скорость передачи символов (SR — яутЬо/ rate) и структура сверточного кода цифро- вого потока выбранного спутникового канала.

После наведения антенны на спутник в ресивере из данных, со- держащихся в головной части цифрового пакета, последовательно выделяются и отображаются на экране телевизора названия всех телевизионных каналов данного спутникового канала. Пользова- тель в ручном или в автоматическом режиме выбирает нужный ка- нал для просмотра.

При приеме способом ОКН передаваемых "одиночных" телевизи- онных каналов картина приема несколько отличается от приема способом НКН. Отличие состоит в том, что здесь кроме позиции спутника необходимо иметь данные о каждой несущей "одиночного" телевизионного канала, передаваемого в частотной полосе вы- бранного спутникового канала: о частоте, скорости его цифрового потока и структуре сверточного кода. Пользователь только в этом случае может выбрать интересующий канал, а данные о нем инди- цируются на экране дисплея или телевизора.

Телетекст в цифровых ресиверах для индивидуального приема декодируется и заносится в память как обычный телевизионный видеосигнал.