лекции / LEKCIYa10.gr.IKTY-97982022g
..pdfЛЕКЦИЯ 10.
ЦИФРОВЫЕ ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НИХ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫЕ КОДЫ С ПРЯМОЙ
КОРРЕКЦИЕЙ ОШИБОК
1.Системы некритичные к задержкам доставки информации от источника к потребителю применяют. как правило, простые коды, способные только обнаруживать факт наличия ошибки в кодовой комбинации – EDC – Error Detection Code.
2. Системы реального времени не допускают чувствительных для потребителей задержек при доставке к ним передаваемой информации, поэтому в них применяют помехоустойчивые коды с прямой коррекцией
(исправлением) ошибок – ECC – Error Correction Code.
В лекции будут приведены примеры цифровых систем передачи информации реального времени, в которых использованы коды ECC:
•система реального времени РАВИС;
•системы цифрового телевизионного и аудио вещания (Европейские стандарты);
•помехоустойчивое кодирование в системе QR-кодов;
•полярные коды в широкополосных сетях связи пятого поколения 5G.
АУДИОВИЗУАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСИТЕМА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ (РАВИС)
Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 54309-2011
Дата введения – 01.09.2011
Процессы формирования кадровой структуры, канального кодирования и модуляции
Система РАВИС позволяет осуществлять звуковое и видеовещание как в случае стационарного приема, так и при приеме в движущемся транспорте в условиях города с плотной застройкой при наличии многолучевости и отсутствии прямой видимости, а также в других районах со сложным рельефом.
Система РАВИС предназначена для работы в частотном диапазоне:
65,8-74,0 и 87,5-108,0 МГц с шириной полосы канала передачи информационного потока 100, 200 и 250 кГц.
Структурная схема системы РАВИС
КОС
НСК
НКД
Обработка, канальное кодирование, перемежение
Обработка, канальное кодирование, перемежение
Обработка, канальное кодирование, перемежение
данных на несущие |
OFDM |
Отображение |
|
|
|
Частотное
перемежение
Коррекция пик-фактора
Введение задержки для разнесенной передачи
КОС - канал основного сервиса , НСК - канал передачи низкоскоростных данных, ЦАП
НКД - канал высоконадежной передачи данных .
Ввод служебных несущих
ОБПФ
Введение
защитного
интервала
Сигнал 
РАВИС
На вход каждого из трех каналов подаются данные различного типа с соответствующей скоростью передачи от различных источников (звук, видео, др. данные), в том числе от мультиплексоров.
Составные части блока обработки, канального кодирования и
|
|
перемежения данных |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Формирование |
|
|
|
Канальное |
|
Битовое |
|
Рандомизация |
|
||||
кадров данных |
|
|
кодирование |
|
перемежение |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Блок |
|
Перемежение |
|
Временное |
модуляции |
|
ячеек |
|
перемежение |
|
|
|
|
|
Битовый перемежитель предназначен для декорреляции пачек ошибок. Он работает в пределах одного помехозащищенного кадра данных (ПКД).
Блок модуляции осуществляет отображение последовательности групп битов на точки выбранного сигнального созвездия (1 – BPSK, 2 – QPSK, 4 – QAM-16, 6 – QAM-64).
Перемежитель ячеек представляет собой частотный перемежитель, обеспечивающий дополнительную устойчивость к частотным замираниям в канале.
Временной перемежитель предназначен для глубокого перемежения одного или нескольких ПКД для защиты от временных замираний, присутствует только в КОС.
а).Пример скремблирования с принудительной начальной установкой фазы
{B} |
{D} |
{D} |
{B} |
{C}
Ci-1
Ci-2
Ci-3
Скремблер
Установка фазы
{C} 
Ci-1
Ci-2
Ci-3
Дескремблер
Характерной особенностью первого способа является то, что перед началом передачи информации в скремблере на передаче и дескремблере на приеме устанавливается одинаковая начальная комбинация в ячейках регистров сдвига. Благодаря этому обеспечивается синфазная работа скремблера и дескремблера и, тем самым, восстановление на приеме исходной информационной последовательности. Этот вид скремблера-дескремблера, несмотря на его простую схемную реализацию, имеет недостаток, заключающийся в наличии в протоколе обмена специального процесса во времени по установке фаз скремблера и дескремблера перед началом передачи данных.
В качестве второго и более существенного недостатка этого способа скремблирования является то, что при возможном случайном расфазировании скремблера и дескремблера в процессе передачи информационного потока происходит потеря данных. В этом случае необходимо предусмотреть дополнительные меры по обнаружению этого события, приостановке обмена данными и возобновлении процесса установки начальных фаз скремблера на передачи и дескремблера на приеме.
Положительным для этого способа скремблирования является отсутствие размножения ошибок, возникающих в канале и попадающих в дескремблер
б). Пример скремблирования с самофазированием
Скремблер: Образующий многочлен P(x) = 1 + x 14 + x 17
Дескремблер
Di |
Выходн. |
послед. {D} |
Di=Bi + Bi-14 + Bi-17 |
|
||
|
|
|||||
|
1 |
2 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
|
|
|
Bi-14 |
|
Bi-17 |
Bi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Входн. |
|
|
|
|
|
|
послед. |
|
|
|
|
|
|
{Bi} |
|
|
|
|
|
|
{D} |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
14 |
15 |
16 |
17 |
Di |
|
|
|
Di-14 |
|
Di-17 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Bi |
= Di + Di-14 + Di-17 |
|
|
|
||
Исходн.послед.{B} |
|
|
|
|
|
|
Одним из недостатков самофазирующегося скремблирования является размножение ошибок дескремблером в случае поступления такой ошибки на его вход, что отсутствует в схеме с начальной утановкой фаз скремблера на передаче и дескремблера на приеме.
СПОСОБЫ ПЕРЕМЕЖЕНИЕ
Цель перемежения в цифровых информационных системах –декорреляция пачек ошибок..Перемежитель – интерливер.
Способы перемежения 1). Блочное перемежение (регулярное и псевдослучайное)
2). Сверточное перемежение
Канальное кодирование и модуляция
В системе применяются на канальном уровне каскадное помехоустойчивое кодирование БЧХ и современные коды с малой плотностью «1» с проверкой на четность в комбинациях МППЧ (LDPC – low density parity check). В 2003 г. LDPC-
коды, вместо турбо-кодов, вошли в стандарт DVB-S2 спутниковой передачи данных для цифрового телевидения, а также в стандарт цифрового наземного телевизионного вещания DVB-Т2.
Для передачи данных на физическом уровне применяется ортогональное частотное мультиплексирование (многочастотное уплотнение) OFDM. Система канального кодирования и OFDM-модуляция адаптивно подстраиваются под характеристики канала связи, в частности, к уровню шума и замираниям сигнала.
В системе РАВИС три режима передачи OFDM в одном радиоканале:
1.Радиоканал 250 кГц: всего 533 несущих, из них 504 информационных.
2.Радиоканал 200 кГц: всего 439 несущих, из них 400 информационных.
3.Радиоканал 100 кГц: всего 215 несущих, из них 196 информационных.
Система РАВИС в канале КОС в зависимости от ширины полосы пропускания
допускает различные виды модуляции и канального помехоустойчивого кодирования:
•скорости канального кодирования – 1/2, 2/3, 3/4;
•виды модуляции – QPSK, 16-QAM, 64-QAM