16. Структура каналов записи и чтения cd. Кадр информации, помехозащищающее кодирование и перемежение в системе cd.

Записываемая информация проходит несколько этапов кодирования, что обеспечивает требуемое качество ее регистрации. Последовательность применяемых методов кодирования показана на рис.5.3.

Рис.5.3. Обобщенная структурная схема каналов записи и чтения в системе CD.

В мультиплексоре информация разбивается на группы по 24 байта. Если записывается аудио стереофонические сигналы, то они объединяются в один цифровой поток.

В блоке защиты от ошибок реализуются алгоритмы перемежения и помехоустойчивого кодирования, при этом длинна группы увеличивается до 32 байт. Для обозначения данной системы защиты от ошибок часто используется обозначение CIRC (Cross Interleave Reed-Solomon Code). Указанные алгоритмы применяются в следующем порядке:

• первый этап перемежения;

• первый этап кодирования;

• второй этап перемежения;

• второй этап кодирования;

• третий этап перемежения.

Перемежение – метод борьбы с крупными помехами (царапинами). Это перекрёстное перемещение байтов в информационном потоке с целью борьбы с длинными помехами.

Модулятор преобразует поступающие коды в самосинхронизирующиеся канальные коды с целью устранения постоянной составляющей из цифрового потока, что позволяет не применять сложные усилители постоянного тока. Стандарт предусматривает использование EFM кода (Eight to Fourteen Modulation). Этот код формируется табличным преобразованием восьми исходных бит в 14 новых бит, обладающих требуемым свойством. Кроме того, между 14 битами вставляется 3 соединительных бита. Таблица организована так, что между единицами может располагаться не менее двух и не более десяти нулей. Единице соответствует изменение уровня электрического сигнала, а нулю - отсутствие изменений. Если при соединении двух таких символов нарушится условие по количеству соседних нулей, то в один из соединительных битов вставляется единица. Пример формирования соединительных разрядов приведен на рис.5.3.

Рис.5.3. Формирование соединительных битов.

Из трех возможных вариантов выбирается тот, который дает наименьшую разницу в числе бит одного и другого уровней. Для изображенного примера предполагается, что в момент t_o текущая разница числа бит разных уровней равна -3, поэтому необходимо выбрать комбинацию S1.

Границы кадра обозначает кадровая синхрогруппа, состоящая из 24 канальных разрядов и имеющая определенную, уникальную для информационного потока, конфигурацию: два следующих один за другим максимальных интервала в 11 канальных разрядов. После синхрогруппы следует символ служебной информации, а далее информационные символы. Результирующий кадр содержит 588 канальных бит. Служебные символы оформлены в блоки по 100 символов, первые два из которых являются граничными и тоже имеют уникальную для служебной информации конфигурацию.

16. Назначение circ кодирования. Образующий многочлен. Проверочная матрица. Условия ортогональности

Помехоустойчивое кодирование использует коды Рида-Соломона над полем Галуа, благодаря которым можно обнаружить до 4-х и исправить до 2-х поврежденных байтов в группе. Помехи такого рода называют короткими. Процесс кодирования базируется на образующем многочлене следующего вида:

F(X)=X⁸+X⁴+X³+X²+1.

Алгоритм, реализующий данный полином, можно построить в виде эквивалентного рекуррентного соотношения, которое имеет вид:

A_n = A_n-4 +A_n-5 +A_n-6 +A_n-8.

где знак суммирования по модулю 2(булева ф-я или), A_n - восьмиразрядные двоичные числа, n=0,1,2,...,K.. Порождаемая последовательность чисел соответствует перестановке натурального ряда чисел от 0 до 255.

В системе CIRC первые восемь элементов задают по правилу: A_n = n, остальные значения вычисляют по указанной выше формуле. Для каждого этапа кодирования формируется своя проверочная матрица:

; .

Матрица H_q предназначена для первого этапа кодирования, а H_p - для второго. Основным свойством этих матриц является не вырожденность подматриц, образованных комбинацией любых четырех столбцов.

Кадр кодируемой информации представляется в виде вектора V, имеющего компоненты (V_0, V_{1, ...,} V₂₃). Проверочные числа каждого этапа кодирования объединяют в вектора P и Q, каждый из которых имеет по 4 компоненты. Эти вектора определяются в результате решения соответствующих систем уравнений:

; .

Приведенные уравнения называются условиями ортогональности. Полученные проверочные числа включаются в состав соответствующих кадровых векторов следующим образом:

.

;