4.2. Перемежение и скремблирование

Одним из эффективных методов уменьшения влияния пакетных ошибок яв­ляется перемежениеилиперемешивание. Перемежение в технической литературе иногда называютинтерливингом(англ. –interleaving). Данные перед передачей по каналу связи, переставляются в заданном порядке, а в приемной части восстанавливается исходный порядок, то есть выполняетсядеперемежение. При этом пакетная ошибка, возникшая в канале связи, превращается в набор рассредоточенных во времени одиночных ошибок, которые проще обнаруживаются и исправляются с помощью кодов, исправляющих ошибки.

Пример перемежения и деперемежения показан на рис. 4.1. Исходный цифровой сигнал представляет собой последовательность 4-раз­рядных двоичных слов, передаваемых бит за битом (рис. 4.1, а). Перемежение выполняется в пределах каждых 4 слов, то есть в пределах отрезка цифрового сигнала, содержащего 16 бит. Числа показывают номера бит в этом отрезке. В результате пе­ремежения биты переставляются (рис. 4.1,б). Биты, искаженные действием пакетной ошибки, отмечены звездочками. В результате деперемежения (рис. 4.1,в) восстанавливается исходный порядок бит и искаженные биты рассредотачиваются.

Рис. 4.1.Схема перестановки отдельных бит при перемежении и деперемежении

Переставляться могут не только отдельные биты, но и группы бит напри­мер, байты.

Один из распространенных практических методов перемешивания называется скремблированием, которое обеспечивает равномерное распределение энергии передаваемого сигнала в полосе пропускания радиоканала. В процессе скремблирования цифровой сигнал, подлежащий передаче по радиоканалу,суммируют по модулю 2 со специальным скремблирующим сигналом, чьи статистические свойства весьма близки к свойствам случайного процесса. Этот специальный сигнал генерируется в скремблере и называетсяпсевдослучайной последовательностью(ПСП). В результате суммирования внутренние корреляционные связи в цифровом сигнале значительно ослабляются, его частотный спектр становится более равномерным. На приемной стороне повторное суммирование с той же ПСП, восстановленной в дескремблере по известному закону ее формирования, позволяет вернуться к первоначальному виду сигнала.Скремблирование называют еще рандомизацией.

В техническом отношении реализация скремблирования связана с использованием линейных фильтров, образованных сдвиговыми регистрами с прямыми и обратными связями. Примеры функциональных схем скремблера и дескремблера, которые использовались при создании первых экспериментальных систем цифрового телевидения, приведены на рис. 4.2.

Рис. 4.2.Функциональные схемы скремблера и дескремблера:

а) передающая сторона;б) приемная сторона

Правила суммирования по модулю 2, реализуемые как в скремблере, так и в дескремблере, достаточно просты: ;;;. Из этих правил следует, что если какой-либо бит два раза сложить по модулю 2 с одним и тем же двоичным символом, то снова получим исходный бит.

Следовательно, для элементов передаваемой псевдослучайной последовательности выполняется соотношение (см. рис. 4.2,а^­)

,

где ,,– символы входного сигнала. При восстановлении исходной последовательности на приемной стороне справедливо преобразование

.

Поскольку , получим. Таким образом, при отсутствии ошибок происходит полное восстановление переданного сигнала.

Побочным положительным эффектом скремблирования является более равномерное распределение переходов в цифровом сигнале, что облегчает решение задачи синхронизации на приемном конце.

Термином скремблирование в системах цифрового телевидения называют также изменение характеристик потока данных с целью предотвращения несанкционированного получения передаваемой информации в неискаженном виде.