Способ передачи и восстановления цифрового стереофонического вещательного сигнала

(71) Московский институт связи(54) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ВЛЕНИЯ ЦИФРОВОГО СТЕРЕСКОГО ВЕЩАТЕЛЬНОГО СИГ(57) Использование: радиотехнисти в радиосистемах передачических вещательных сигналоввысоким уровнем помех, а таквых устройствах звукозаписироиэведения, Сущность иэобпередающей стороне формируровых канальных сигнала со э.Т,Умар разр мехи знак ного йствия по- заменяют да канальИзобретение относится к области радиотехники и может быть, в частности, использовано в радиосистемах передачи цифровых стереофонических вещательных сигналов при высоком уровне помех, а также в цифровых устройствах звукозаписи и эвуковоспроизведения.Цель изобретения состоит в повышении помехоустойчивости передачи сигналов стереофонического вещания в трактах с высоким уровнем помех путем уменьшения искажений при осуществлении маскирования пакетов ошибок.Сущность заявляемого способа состоит в том, что сигнал для замены пораженного помехой участка канального сигнала непораженным синфаэным участком формируют путем сравнения разрядов канальных сигналов и при первом совпадении каждого из ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИ 88.ОССТАНОВ- ОФОНИЧЕНАЛА ка, в частно- стереофонив трактах с же в цифрои звуковоспретения: на ют два цифнаковыми и информационными разрядами. Один сигнал относительно другого задерживают, а затем сигналы обоих каналов обьединяют путем времен ного груп пообразования и передают по цифровому тракту. На приемной стороне после временного группоразделения в одном из каналов опережающий сигнал задерживают, а обнаруженные ошибки передачи исправляют или маскируют, Неисправленные пораженные помехой участки заменяют непораженными синфазными участками другого канала путем сравнения разрядов канальных сигналов и при первом совпадении каждого из разрядов заменяют знаковые и четыре старших разрядов канального сигнала. Устройство обеспечивает повышение помехоустойчивости передачи сигнала стереофонического вещания, 4 ил,дов как в момент начала так и при ее окончани вый и четыре старших раигнала.г 1 - 4 поясняют пред Фи лагаемыи способ.На фиг. 1 представлен один из возможных вариантов структурной схемы устройства передачи и восстановления цифрового стереофонического вещательного сигнала. Устройство содержит: канальные кодеры источника 1 первого и второго стереоканалов, входы которых являются соответственно аналоговыми входами первого и второго стереоканалов; кодеры канала 2 первого и второго стереоканалов; блок задержки 3 канального сигнала второго стереоканала; блок временного группообразования 4 на передающей стороне системы; цифровой тракт10 передачи 5, блок временного группообраэования 6 на приемной стороне системы; блоки задержки 7 и 8 канальных сигналов первого и второго стереоканалов; декодеры канала 9 первого и второго стереоканалов; канальные блоки обнаружения ошибок 10 первого и второго стереоканалов; блок задержки сигнала переноса первого стереоканала 11: блоки адаптивной коррекции старших разрядов кодовых последовательностей 12, 13 соответственно первого и второго стереоканалов; блоки переноса 14, 15 соответственно первого и второго стереоканалов; цифроаналоговые преобразователи 16 первого и второго стереоканалов; выходы которых являются аналоговыми выходами соответственно первого и второго стереоканалов.Устройство работает следующим обраАналоговый стереосигнал поступает на входные шины первого и второо стереоканалов на передающей стороне системы. После аналого-цифрового преобразования и помехоустойчивого кодирования (кодом с избыточностью, достаточной для обнаружения и исправления одной-двух ошибок в цифровом стереоканале), осуществляемых соответственно в канальных кодерах источника 1 и кодерах канала 2, цифровой стереафон дческий сигнал представляющий собой канальные кодовые последовательности (иначе - последовательности кодовых слов), подается на блок временного группобразования 4, причем кодовая последовательность второго стереоканала предварительно задерживается в блоке задержки канального сигнала 3 на некоторое время Т .Цифровой стереосигнал с выхода блока временного группобразования на передающей стороне системы 4 через цифровой тракт передачи 5, где он подвергается воздейстсию помех разного рода, поступает в блок временного группообразовэния на приемной стороне системы 6, на выходах которого Формируются канальные кодовые последова; ельности соответственно первого и второго стереоканалов, подающиеся на блоки задержки канальных сигналов 7, 8 соответственно первого и второго стереоканалов. Здесь осуществляется задержка канальных кодовых последовательностей: в 1-ом стереоканале (блок 7) - на время Т, а ео второ".:, (блок 8) - на время Т",=Т,-Т, где Т - время задержки сигн ал а 2-го стереоканала на передающей стороне (в блоке 3). С выходов канальных блоков задержки 7, 8 задержанные канальные кодовые последовательности поступают на 15 20 25 30 35 40 45 50 55 декодеры канала 9 соответственно первого и второго стереоканалов. Здесь происходит обнаружение и исправление (или маскирование) двух-трех ошибок в канальных кодовых последовательностях, С выходов декодеров канала 9 первого и второго стереоканалов канальные кодовые последовательности поступают на канальные блоки обнаружения ошибок 10, предназначенные для обнаружения некомпенсируемых пакетов ошибок (т,е, ошибок большой кратности) и выработки управляющего сигнала переноса (сигнал ошибки), Помимо этого выходные сигналы декодеров канала 9 подаются на соответствующие блоки адаптивной коррекции старших разрядов кодовых последовательностей 12, 13 и блоки переноса 14, 15. На блоки 12 и 14 первого стереоканала в качестве управляющего подается сигнал переноса (ошибки) с выхода блока обнаружения ошибки 10 первого стереоканала, предварительно задержанный на время Тз в блоке 11. На блоки 13 и 15 второго стереоканала сигнал переноса (ошибки) поступает непосредственно с выхода блока обнаружения ошибок 10 второго стереоканала.При отсутствии пакета ошибок в канальных кодовых последовательностях, и, следовательно, при отсутстэии сигнала переноса (ошибки) на выходе блоков 10, неискаженные канальные кодовые последовательности с выходов декодеров канала 9 без изменения проходят через входы 2 и 3 блоков переноса 14 и 15 соответственно на цифроаналоговые преобразователи 16 1- го и 2-го стереоканалов, а с их выходов поступают на одноименные аналоговые выходы стереоканалов, Если же блоки обнаружения ошибок 10 обнаруживают пакет ошибок и вырабатывают сигнал переноса (ошибки) соответствующей длительности, то на выход блока переноса 14 первого стереоканала проходит синфаэный отрезок кодовой последовательности второго стереоканала. поскольку кодовая последовательность второго стереоканала постоянно присутствует на входе 3 этого блока. Такая замена осуществляется благодаря коммутации блока 14 (по входу 1).задержанным в блоке 11 сигналом переноса (ошибки), поступающим от блока 10, Аналогично, но с интервалом времени Тэ, происходит маскирование пакета ошибок и во 2-ом стереоканале: взамен искаженной кодовой последовательности 2-го стереоканала на выход блока переноса 15 проходит синфазный отрезок кодовой последовательности 1-го стереоканала (последняя постоянно подается на вход 2 блока 15), Происходитадаптивной коррекции состоит в запоминании на время такта знаковых и ряда старших разрядов кодовых слов обоих каналов, из потактового сравнения между собой, формирования таких знакового и ряда старших разрядов кодовых слов у замещающей кодовой последовательности, которые совпадают с соответствующими разрядами кодовой последовательности пораженного канала только в момент переноса (т.е. в момент появления на блоках переноса сигнала ошибки от соответствующего блока обнаружения ошибок 10), принимая в дальнейшем - при первом совпадении каждого из сравниваемых разрядов обеих кодовых последовательностей - значения соответствующих разрядов замещающего сигнала.Аналогичная процедура коррекции тех же старших разрядов и редусмотрена в блоках 12, 13 и при восстановлении нормального функционирования системы - по окончании действия сигнала ошибки,В результате действия описанного механизма в момент переноса, т,е, при воздействии сигнала переноса (ошибки) на вход 1 35 40 45 50 55 блока переноса 14 (ипи 15), на его выход прохоДит канальный стереосигнал из параллельного (не пораженного помехой) какала, состоящий из двух частей: не измеэто под управляющим воздействием сигнала переноса (ошибки), поступающего на вход 1 блока 15 непосредственно от канального блока обнаружения ошибок 10.Для уменьшения заметности (на слух)описанной выше процедуры замены кодовых последовательностей на интервале действия пакета ошибок, каждая из канальных кодовых последовательностей идущих на замену. разделяется на две неравные параллельные части: большая их часть содержит информацию о младших разрядах кодового слова, а меньшая - о пяти старших разрядах того же кодового слова, Часть кодовой последовательности, содержащая информацию о младших разрядах, подается непосредственно на блоки перекоса: на вход 3 блока 14 из 2-го стереоканала и на вход 2 блока 15 - из 1-го стереоканала, В тоже время другая, меньшая часть канальнойкодовой последовательности, содержащая информацию о знаковом и четырех старших разрядах, прежде чем попасть на вход 4 соответствующего блока переноса, подвергается адаптивной коррекции соответственно в блоке 12 или 13. Этим удается приблизить (адаптировать) сигнал, идущийна замену из не пораженного помехой канала к сигналу пораженного канала и уменьшить, благодаря этому, заметностьпроцедуры замены (маскирования). Суть 10 15202530 няющейся (содержащей информацию о младших разрядах кодовых слов) - подаваемой на вход 3 блока 14 (или соответственно, на вход 2 блока 15), и скорректированной, поступающей с блока адаптивной коррекции 12 (ипи 13) на вход 4 блока 14 (или 15),Работу устройства поясним с помощью временных диаграмм на фиг. 2, Здесь некоторому ансамблю кодовых слов (КС), т.е, некоторому участку кодовой последовательности сигнала, присвоены номера, отсчет которых ведется от пораженного помехой КС с нулевым номером. а канальный блок обнаружения ошибок вырабатывает сигнал переноса (ошибки) (СО), Для конкретности принято, что Тз= г Т,=7 т, Т"; тк, где Гкс длина одного КС.Предположим, что на цифровой тракт передачи воздействует импульсная помеха, продолжительность действия которой тп= =2 гкс. Следовательно, (с учетом сделанного выше предположения о величинах канальных задержек) оказываются пораженными кодовые слова (фиг, 2 а) КП первого канала с номерами О, -1 и, соответственно, кодовые слова КП второго канала с номерами 6, 7 (фиг. 2 е) выделенные утолщенными отрезками.Блок обнаружения ошибок 10 выработает сигнал переноса (ошибки) СО(фиг, 26), длительность которого хсо= тп, причем импульс СО, очевидно. появится лишь спустя интервал времени д, характеризующий инерционность процедуры обнаружения пакета ошибок. Нэ фиг, 2 принято, что д= =т ксИз анализа эпюр на фиг, 2 следует, что при Т "з= гс в рассматриваемом устройстве маскирования реализуется замена кодовых слов с номерами 6, 7 задержанной КП второго канала - эпюра КП (фиг. 2 ж) - одноименными кодовыми словами задержанной КП первого канала - эпюра КП (фиг. 2 г), что показано стрелкой, Эта межканальная замена происходит в результате коммутации блока переноса (15 - фиг. 1) второго канала импульсом СО - эпюра СО (фиг. 2 б), поступающим непосредственно от блока обнаоужения ошибок (10). Благодаря задержке импульса СО в блоке(10) на время Тз (фиг, 2 в), синфазнэя замена пораженных кодовых слов с номерами О, -1 в задержанной на время Т 1 КП первого канала - эпюра КП (фиг. 2 г), осуществляется в блоке переноса первого канал (14) одноименными кодовыми словами задержанной на то же время Тз=.Тэ+Т"а КП второго канала - эпюра КП (фиг. 2 ж), Синфазность выходных сигналовустройства маскирования подтверждается эпюрами последовательностей КП (фиг. 2 д) и КП(фиг. 2 з), совпадающими по времени соответственно с КП (фиг. 2 г) и КП (фиг. 2 ж).На входах канальных блоков переноса (14 и 15) постоянно присутствуют обе КП, знаковые, а также ряд старших разрядов кодовых слов, которые проходят через канальные блоки адаптивной коррекции (12 и 13). В процессе маскирования в блоках переноса под воздействием соответствующих импульсов СО осуществляется замена сигналов, имеющихся соответственно нэ вх. 2 (блок 14) и вх, 3 (блок 15), сигналами, поступающими на вх. 4 указанных блоков, знаковые и ряд старших разрядов которых формируются в соответствующих блоках адаптивной коррекции, а значение остальных разрядов кодовых слов беэ коррекции подаются на вх. 3(блок 14) и вх, 2 (блок 15) иэ параллельного канала,Анализируя временные диаграммы на фиг, 2, можно установить, что межканальное маскирование возможно вплоть до значений(тп)м.=Т 3 - лищь на время дз меньшее, чем полная канальная задержка Тз. Указанное свойство реализуется при условии, что импульс СО канала, у которого вся задержка сосредоточена в декодере (первый канал), дополнительно задерживается на время Т 3, а в канале с составной задержкой (второй канал) выходной сигнал блока обнаружения ошибок непосредственно коммутирует канальный блок переноса,Осуществление заявляемого способа в части адаптивной коррекции старших разрядов кодовых слов в процессе маскирования поясняется с помощью одного из устройств, Реализующего указанную операцию для Й старших разрядов и представленного нэ фиг. 3. Устройство содержит: 17 - элемент памяти значения разряда; 18 - элемент сравнения значений разрядов; 19 - элемент управления коммутатором; 20 - коммутатор значений разряда, Три входа и выход (представляющий совокупность парциальных выходов отдельных разрядов), обозначенные на фиг, 3, совпадают с обозначениями входов и выходов блока 12 на фиг. 1.Значение корректируемого старшего разряда 1-го стереоканала подается на вх. 2 соответствующего блока 17 и при поступлении нэ вх, 1 этого блока сигнала ошибки здесь происходит запоминание (фиксация) текущего значения корректируемого разряда. Это значение разряда хранится в блоке 17 в течение всего времени действия сигна. ла ошибки, Одновременно в блоке 18 осуществляется текущее сравнение значений 5 10 15 20 25 30 35 40 корректируемого разряда из кодовых последовательностей 1-го и 2-го стереоканалов. Для этого на вх, 3 блока 12 подается значение корректируемого старшего разряда 2- го стереоканала, Выходной сигнал блока 18 несет информацию о наличии или отсутствии совпадения значений одноименных разрядов канальных кодовых последовательностей на вход блока 19, управляемого сигналом ошибки со вх. 1, Здесь вырабатывается управляющий сигнал для блока 20, в котором происходит коммутация значения корректируемого разряда - на выход блока 12 проходит значение, зафиксированное в блоке 17, до тех пор, пока с этим значением не совпадает текущее значение одноименного разряда 2-го стереоканала, поступающее на блок 20 со вх. 3. После первого (с момента появления сигнала ошибки на вх.1) совпадения значений корректируемого разряда, на выход блока 20 (и, следовательно, блока 12) поступает текущее значение этого разряда иэ кодовой последовательности не пораженного 2-го стереоканала. Блок 19 обеспечивает также адаптивную коррекцию старшего разряда замещэющей кодовой последовательности при восстановлении нормального режима функционирования системы - по окончании действия сигнала ошибки,Для иллюстрации процедуры адаптивной коррекции ряда старших разрядов кодовых слов по принципу "первого совпадения" обратимся к временной диаграмме (фиг, 4). Здесь отражена динамика изменения значений пяти старших разрядов кодовых слов кодовых последовательностей 1-го (КП - 1) и 2-го(КП - 2) стереоканалов, наблюдаемых соответственно в т,т, вх, 2 (бл, 13) и вых. (бл.13) (фиг. 1) и состоящих каждая из пяти КС, причем принято, что начало первого КС совпадает с моментом начала поражения 2-го канала импульсной помехой, длительность которой то 5 ткс. На диаграмме заштрихованы значения разрядов обеих КП, изменившиеся после начала поражения 2-го канала - в результате естественного изменения значений разрядов в непораженном(1-ом) канале и "навязанную" (после первого совпадения)изменении значений разрядов кодовых слов пораженного (2-го) канала. Двусторонними стрелками отмечено совпадение значений одноименных .разрядов кодовых слов обеих КП, а односторонними утолщенными - отмечены разряды пораженных КС, адаптивно изменившиеся в процессе маскирования.Иэ рассмотрения диаграммы следует, что на б-и такте, т,е. начиная с б-го кодового слова, происходит полная адаптивная заме 1835609 10на КС пораженной КП кодовыми словами иэ не пораженного канала, поскольку на 5-м такте произошло совпадение знаковых (т.е. первых разрядов, а значения остальных разрядов совпали раньше: третий разряд совпал уже в момент начала маскирования, т,е, в первом КС, второй - на втором такте, четвертый и пятый - на третьем такте. При этом на третьем такте происходит изменение третьего знакового разряда у КП - 1 (т,е. у замещающего сигнала) - и сразу же аналогичное изменение значения этого разряда происходит и у КП - 2 пораженного помехой канала, поскольку их значения совпали еще на 1-ом такте, на 4-м такте происходит адаптивное изменение значения второго разряда КП - 2, на 5-м четвертого и пятого разрядов КП - 2,Таким образом, начиная с б-го такта изменения всех старших разрядов не пораженной КП 1-го канала дублируются теми же значениями одноименных старших разрядов у пораженной КП 2-го канала.Использование предлагаемого способа передачи и восстановления цифрового стереофонического вещательного сигнала и устройства, выполненного на его основе, позволяет по сравнению с известными снизить заметность процедуры маскирования больших пакетов ошибок, повысив качество передачи и восстановления такого сигнала в трактах с высоким уровнем помех, например, спутниковых. Формула изобретения Способ передачи и восстановленияцифрового стереофонического вещательно го сигнала, при котором на передающей стороне формируют два цифровых канальных сигнала, со знаковым и информационными разрядами, один сигнал относительно другого задерживают, оба канальных сигнала 10 обьединяют путем временного группообразования, передают, а на приемной стороне после временного разделения канальных сигналов опережающий сигнал задерживают, а ошибки передачи обнаруживают и ис правляют или маскируют, а при появленииискажений, которые не могут быть ни исправлены, ни замаскированы, участок канального сигнала, пораженный помехой, заменяют непораженным синфазным участ ком сигнала другого канала с последующим преобразованием их в аналоговые сигналы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости передачи сигнала стереофонического веща ния, сигнал для замены пораженногоучастка канального сигнала непораженным синфазным участком формируют путем сравнения разрядов канальных сигналов и при первом совпадении каждого из разря дов как в момент начала действия помехи,так и при ее окончании, заменяют знаковый и четыре старших разряда канального сигнала.1835609 ое т ю алло еФсС -1% сна в бЕй й б) 4 ат О. + сС Ок йФ ат а одев о а ЧсСн а Ф И сй сСу фб -4 зф еуаЯ о" ко Составитель С. РихтерРедактор Техред М,Моргентал Корректор М, Анко Заказ 2985 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина