4.2 Скремблирование транспортного потока

_{Транспортный поток представляет собой последовательность разрешённых кодовых комбинаций, в котором могут содержаться группы подряд идущих символов одного знака. В спектре таких групп присутствует постоянная составляющая сигнала. При прохождении по каналу передачи с ограниченной снизу полосой постоянная составляющая удаляется, что приводит к фазовому дрожанию последовательности импульсов в точках перехода через ноль. Как следствие, возникают ошибки в сигнале из-за неточного выделения тактовых импульсов. Система тактовой сигнализации определяет частоту тактов по моментам перехода импульсов через ноль. Отсутствие перехода в группах с подряд идущими символами одного знака вызывает сбои в системе и, как следствие, появление ошибок в транспортном потоке. Для устранения этих явлений транспортный поток подвергается операции скремблирования, в процессе которой обеспечивается превращение цифрового сигнала в квазислучайный. Скремблирование осуществляется путём суммирования по модулю 2 цифрового потока данных и двоичной псевдослучайной последовательности (ПСИ) [ ].}

_{На рис. 4.1 изброжена структурна схема скремблера/дескремблера.}

_{Он состоит из регистра сдвига на 15 триггерах и схемы « исключающее ИЛИ», которая суммирует по модулю 2 сигналы с выходов ячеек 14, 15. На выходе сумматора образуется сигнал ПСП, который через схему управления подаётся на выходной сумматор по модулю 2. На второй вход выходного сумматора поступает входной поток данных, а на выходе образуется скремблированный сигнал.}

_{При скремблировании каждый бит передаваемого цифрового сигнала суммируется по модулю 2 с битом ПСП по формуле}

_{где x(n), p(n), y(n) – двоичные символы, соответственно, исходного, псевдослучайного и скремблированного цифрового сигнала.}

_{После выполнения операции « скремблирование – дескремблирование» цифровой сигнал на входе скремблера должен совпадать с цифровым сигналом на выходе дескремблера. Из правил суммирования по модулю 2 следует:}

_{Воспользуемся этими правилами и установим следующий результат: если какой – либо исходный бит два раза сложить по модулю 2 с одним и тем же двоичным символом, то снова получится исходный бит. Например, пусть исходный бит принимает значение 0. Произведём первое сложение исходного бита с символом 1} .Сложим вторично полученный результат с тем же символом 1 0. Получили исходный бит со значением 0. Следовательно, в соответствии с установленным фактом при дескремблировании необходимо сложить по модулю 2 каждый бит скремблированного цифрового потока с тем же битом ПСП. Таким образом, структуры скремблера и дескремблера совпадают, а входные и выходные сигналы меняются местами.

4.3 Перемежение транспортного потока

_{Методы помехоустойчивого кодирования наиболее эффективны при обнаружении и исправлении одиночных ошибок, возникающих в цифровом сигнале при прохождении его по каналу передачи. Однако в ряде случаев возникают пакетные ошибки, т.е. идущие друг за другом одиночные ошибки. Наиболее действенным способом борьбы с пакетными ошибками является выполнение в определённом порядке операции перемежения символов транспортного потока перед передачей его по каналу. На приёме операцией перемежения восстанавливается исходный порядок следования символов.}

_{Таким образом, пакетные ошибки, возникающие при прохождении транспортного потока по каналу, поражают символы перемежённого транспортного потока, а после деперемежения пакетные ошибки превращаются в одиночные. Рассмотрим пример, приведенный в [ ].}

_{Рис. 4.2 Сигналы в операции перемножения}

_{В соответствии с рис. 4. 2а на вход перемножителя поступает цифровой сигнал в виде 4}^х _{– разрядных двоичных слов, передаваемых бит за битом. Распространим операцию перемежения на цифровой сигнал из 4}^х _{слов. Номер бита в сигнале показан числом. На рис. 4.2 б представлен перемежённый сигнал, образованный по правилу: в первое слово перемещаются первые биты слов, во второе слово – вторые биты, в третье слово - третьи биты, в четвёртое слово - четвёртые биты. Такой перемежённый сигнал поступает в канал. Пусть на выходе из канала оказываются повреждёнными биты, образующие пакет из четырёх ошибок помеченных точками на рис. 4.2 б. На рис. 4.2 в представлен деперемежённый сигнал, совпадающий с исходным цифровым сигналом, в котором пакет ошибок преобразован в четыре одиночные ошибки. Такой сигнал с одиночными ошибками поступает на помехоустойчивый декодер.}

_{Алгоритм выполнения операции перемежения проиллюстрирован на рис. 4.3.}

_{В системах цифрового телевидения DVB операции перемежения подвергается каждый пакет транспортного потока длиной 204 байта. Пакет разбивается на 12 групп. В каждой группе содержится 17 байтов. Передача в канал ведётся по байтам. Сначала последовательно передаются первые байты каждой из 12 групп, т.е. байты с номерами 1,18,35,…,188, образующие последовательность номер 1. Затем передаются вторые байты каждой из 12 групп, т.е. байты с номерами 2,19,36,…,189, образующие последовательность номер 2. В конце передаются последние байты групп с номерами 17,34,51,..., 204, образующие последовательность номер 17. По результатам перемежения различные байты переместились на расстояния от 0 до 176 позиций. Проиллюстрируем этот факт. До начала операции перемежения на 12 месте в пакете транспортного потока присутствовал байт с номером 12. По окончании процесса перемежения в последовательности номер 1 на месте номер 12 разместился байт с номером 188. Таким образом произошло смещение байта на расстояние в 176 позиций. В приёмнике цифрового транспортного потока после выполнения операции помехоустойчивого декодирования присутствует деперемежитель, восстанавливающий исходный порядок следования битов в транспортном потоке.}

_{Рис. 4.3 Иллюстрация алгоритма операции перемежение - деперемежение}