5.15. Прямая коррекция ошибок

Цифровые сигналы, особенно сигналы с высоким уровнем сжатия, нужда­ются в эффективном обнаружении и исправлении ошибок. В цифровом те­левизионном вещании интенсивность ошибок в битах должна быть порядка 10^-10 – 10^-12, что эквивалентно от 0,1 до 10 ошибочных битов за один час пе­редачи. Канал передачи со столь низкой интенсивностью ошибок в битах на­зывают квазибезошибочным каналом. Чтобы выполнить столь строгие усло­вия, приходится предпринимать определенные предупредительные меры, которые гарантируют, что ошибки, вызванные физической средой передачи, будут обнаружены и, если это возможно, скорректированы. В этом заключа­ется назначение блока прямой коррекции ошибок (ПКО).

Перед использованием прямой коррекции ошибок ИС ПКО выполняет так называемое рассредоточение энергии, которое заключается в скремблировании данных для достижения равномерного распределения энергии по каналу. Чтобы обеспечить дескремблирование данных в исходную форму, используют псевдослучайное двоичное скремблирование, аналогичное скрембли­ро­ва­нию при передаче стереозвука по системе NICAM. ПКО имеет три этапа:

• внешнее кодирование (код Рида-Соломона);

• сверточное перемежение;

• внутреннее кодирование (сверточное).

Внутреннее кодирование (третий этап) не требуется для кабельного теле­видения. На приемной стороне все эти три этапа обращаются (рис. 5.35).

Рис. 5.35

Внешнее кодирование использует код обнаружения и исправления ошибок Рида-Соломона (PC). При этом кодировании не корректируются пакеты оши­бок, т. е. ошибки в смежных битах. Перемежение позволяет преодолеть это ог­раничение; оно удаляет друг от друга смежные биты перед передачей. Если среда передачи вносит длинные пакеты ошибок, то на приемной стороне ошибки удаляются друг от друга путем обращения перемежения до поступле­ния на декодер внешнего кода. Код PC, выбранный для цифровой телевизион­ной передачи, – это код 204:188, в котором к пакетам транспортного потока добавлены 16 дополнительных байтов (рис. 5.36). Внешний кодер PC может обнаруживать и исправлять 16 байтов ошибок в 204-байтовом пакете.

Наконец, уже упомянутое ранее внутреннее кодирование представляет собой иной тип сверточного кодирования, который обладает большей спо­собностью исправления ошибок. Полное (100%) устройство сверточного внутреннего кодирования формирует два одновременных выходных битовых потока, X и Y, каждый из которых повторяет исходный поток данных. Бито­вые потоки X и Y модулируются и передаются. Хотя этот способ обеспечива­ет очень эффективное исправление ошибок, он по существу удваивает требо­вания к ширине полосы канала. Избыточность можно снизить, используя способ, называемый прокалыванием, в соответствии с которым только один из двух одновременных битов потоков X и Y выбирается для модуляции. Ис­пользуется чередование битов X и Y в пределах определенного соотношения, называемого отношением прокалывания. Высокое отношение прокалывания увеличивает эффективность коррекции ошибок ценой уменьшения пропу­скной способности канала. Вещательная компания в зависимости от мощно­сти передатчика, размера антенны и желаемого качества может выбрать от­ношение прокалывания 3/4 или 2/3.

Рис. 5.36. Транспортный пакет с битами прямой коррекции ошибок.