- •Е.И. Воробьева
- •Введение
- •1.Системы передачи информации. Способы представления и преобразования сообщений, сигналов и помех.
- •1.1 Общие сведения о системах связи
- •1.1.1 Информация. Сообщение. Сигнал
- •1.1.2 Обобщенная структура систем связи
- •1.1.3 Дискретизация непрерывного сигнала
- •1.2 Методы модуляции в системах связи
- •1.3 .Цифровая обработка аналоговых сигналов
- •1.3.1 Преобразование аналог—цифра. Шумы квантования
- •1.3.2 Преобразование цифра-аналог и восстановление континуального сигнала
- •1.4 Кодирование информации в системах связи
- •1.4.1 Назначение и классификация кодов
- •1.4.2 Неравномерные эффективные коды
- •1.4.3 Принципы помехоустойчивого кодирования
- •1.4.4Линейные двоичные блочные коды
- •1.4.5 Циклические коды
- •1.4.6 Сверточные коды
- •2 Многоканальные системы передачи информации
- •2.1 Уплотнение информации в аналоговых системах связи.
- •2.2 Цифровые системы многоканальной передачи
- •3 Принципы построения систем электросвязи.
- •3.1 Системы телефонной связи.
- •3.1.1 Телефонный аппарат
- •3.1.2 Структура атс, сигнализация, установление соединений (коммутация)
- •3.1.3 Сигнализация
- •3.1.4 Устройства сопряжения
- •3.1.5 Цифровая телефония
- •3.2 Коротковолновые и ультракоротковолновые системы связи
- •3.3.Телевизионные системы
- •3.3.1 Преобразование видеоинформации в сигнал
- •3.3.2 Сообщение и его кодирование
- •3.3.3 Методы цифрового кодирования, используемые при формировании тв программ
- •3.3.4 Цифровая передача сигналов телевидения по линиям связи и иерархия икм систем
- •3.3.5 Цифровое кодирование полных цветовых сигналов pal, secam в аппаратно-студийном комплексе
- •3.3.6 Выбор частоты дискретизации при цифровом кодировании полных цветовых телевизионных сигналов
- •3.3.7 Эффективное цифровое кодирование тв сигнала
- •3.4 Системы подвижной радиосвязи общего пользования
- •3.4.1 Особенности и классификация систем подвижной радиосвязи (спрс)
- •I – l j – k
- •3.4.2 Транкинговые системы
- •3.4.2.1 Преимущества транковых сетей
- •3.4.2.2 Архитектура транкинговых систем
- •3.4.2.2.1 Однозоновые системы
- •3.4.2.2.2. Многозоновые системы
- •3.4.3 Сотовые системы (сспс).
- •3.4.4 Подход к проектированию сспс.
- •3.25 Древовидная сеть
- •3.4.5 Разделение сетей на иерархические уровни.
- •3.4.5.1 Физический уровень.
- •3.4.5.2 Канальный уровень.
- •3.4.5.3 Сетевой уровень.
- •3.4.6 Пути усовершенствования сспс.
- •3.4.7 Повышение надежности.
- •3.4.8 Увеличение скорости передачи.
- •3.4.9 Стандарты сспс.
- •3.5 Спутниковые системы связи
- •3.5.1 Основные параметры спутниковых линий связи
- •3.5.2. Принципы функционирования и обобщённая структурная схема систем спутниковой связи
- •3.5.3. Орбиты спутников связи, способы вывода спутников на орбиту
- •3.5.4 Способы модуляции и формирование групповых сигналов аналоговых и цифровых ссс
- •3.5.5 Способы модуляции
- •3.5.6 Многостанционный доступ (мд).
- •3.5.7 Структура кадра
- •3.5.8 Методы вхождения в синхронизм.
- •3.6 Волоконно-оптические системы связи
- •3.6.1 Оптическое волокно и особенности распространения светового потока в оптическом волокне
- •3.6.2 Методы модуляции светового потока
- •3.6.3 Лазеры и оптическое волокно
- •3.6.4 Структура восс
- •4. Сети связи и системы коммутации
- •4.1 Общие сведения о сетях связи
- •4.1.1 Модель взаимосвязи открытых систем osi / iso
- •4.1.2 Классификация сетей по области действия
- •4.1.2.1 Локальные сети
- •Характеристики лвс
- •4.1.2.2 Городские сети
- •4.1.2.3 Глобальные сети
- •4.2 Особенности современных сетевых архитектур
- •4.2.1Модель ssa компании ibm
- •4.2.2 Базовая модель dna фирмы dec.
- •4.2.3 Сети tcp/ip
- •4.3 Маршрутизазия и управление потоками в сетях связи.
- •4.3.1 Классификация алгоритмов маршрутизации.
- •4.3.2 Типы алгоритмов маршрутизации
- •4.4 Сети интегрального обслуживания
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.3.6 Выбор частоты дискретизации при цифровом кодировании полных цветовых телевизионных сигналов
От выбора частоты дискретизации при преобразовании полного цветового телевизионного сигнала в цифровую форму зависит не только результирующая скорость передачи цифрового потока и общее качество передачи: частота дискретизации является одним из основных параметров преобразованного в цифровой вид сигнала, особенно если речь идет о возможностях его цифровой обработки, фильтрации и прямого преобразования в системах эффективного кодирования, так как какое-либо дальнейшее изменение частоты дискретизации цифрового сигнала трудно реализовать. Дискретизация полного цветового сигнала в отличие от дискретизации составляющих сигнала ограничивает выбор частот дискретизации. При кодировании полных цветовых сигналов частота дискретизации определяется требованиями, определяемыми особенностями сигнала PAL, а при кодировании сигнала SECAM можно удовлетвориться результатами проведенных экспериментов.
Выбор частоты дискретизации в классической ИКМ системе при передаче сигнала PAL осуществляется на основе критерия Найквиста. Для сигнала с полосой частот, равной 6 МГц, теоретическое минимальное значение составляет 12 МГц. Практически величина частоты дискретизации с учетом возможностей реализации выбирается большей (в области 13 МГц). Выбор частоты дискретизации ниже предела Найквиста (<12 МГц) хотя и уменьшает скорость передачи, но приводит к возникновению помех дискретизации в декодированном сигнале, исключить которые можно с по АСК и сети вещательного телевидения на обработку и передачу цифровых сигналов на основе непосредственного кодирования сигнала PAL, совместимого с компонентным цифровым кодированием, получившим распространение в странах, где принята система SECAM, или с компонентным кодированием, применяемым при некоторых специальных обработках цифрового сигнала PAL. В 1980 г. после того, как компонентное цифровое кодирование было рекомендовано в качестве основы европейского стандарта по передаче и студийной обработке сигналов, роль непосредственного кодирования уменьшилась. В настоящее время непосредственное кодирование сигнала PAL используется прежде всего в гибридных аналого-цифровых трактах, например в цифровых корректорах временных искажений аналоговых видеомагнитофонов.
Для решения проблем стандартизации компонентного цифрового кодирования в рамках 11 Исследовательской комиссии МККР в период 1982—1986 гг. работала специальная Временная рабочая группа 11/7.
3.3.7 Эффективное цифровое кодирование тв сигнала
При компонентном цифровом кодировании 4:2:4, применяемом в АСК, скорость передачи цифрового потока довольно высока (216 Мбит/с); она отличается от скоростей передачи, принятых в иерархии стандартизованных МК.КТТ ИКМ систем. Уменьшить чрезмерно высокую скорость передачи в системах подачи и распределения вещательных ТВ программ можно путем использования методов эффективного кодирования.
При передаче ТВ сигналов системы связи выполняют следующие две специфические функции:
передачу цифровых сигналов между отдельными АСК, в которых формируются программы и осуществляется дополнительная обработка сигналов;
передачу сформированных сигналов ТВ программ по национальным или международным каналам связи к телевизионным передатчикам, излучающим в эфир стандартизованные аналоговые сигналы (SECAM, PAL).
Линии связи, по которым передаются ТВ сигналы, разделяются на соединительные (между АСК) и магистральные.
При передаче ТВ сигналов по соединительной линии должны быть обеспечены высокое качество изображения, соответствующее студийному стандарту и требуемое значение скорости передачи, соответствующее международным рекомендациям по иерархии ИКМ систем.
По мнению стран — членов ЕСВ, для передачи ТВ сигналов по соединительным линиям целесообразно применять системы компонентного цифрового кодирования, совместимые с телевизионной системой 4:2:2, позволяющие создать единый общий стандарт по международному обмену ТВ программами. Поэтому основная проблема эффективного кодирования в соединительных линиях заключается в оптимизации методов снижения высокой скорости передачи системы 4:2:2.
В процессе обработки сигналов наиболее критичным является требование обеспечения возможности применения методов рирпроекции и возможности каскадного соединения кодеков. Сокращение избыточности при эффективном кодировании изображений является необратимым процессом, приводящим к потере информации, а в результате каскадного соединения систем эффективного кодирования возникает эффект накопления искажений и ограничиваются возможности обработки сигналов.
В соответствии с принятой иерархией к ИКМ системам, с помощью которых можно осуществить передачу ТВ сигналов с профессиональным студийным качеством, относятся прежде всего третичные системы со скоростью передачи 34,368 Мбит/с и четвертичные—со скоростью передачи 139,294 Мбит/с. Из-за трудностей, связанных с обеспечением высокого качества изображения при передаче со скоростью, соответствующей третичной системе, некоторые администрации связи* в последнее время рассматривают возможности использования половинной скорости четверичной системы, т. е. 68 Мбит/с. Кроме того, при применении в перспективе в европейской телевизионной сети ECS (European Communication Satellite Service) спутников связи предполагается, что полоса частот спутникового ретранслятора будет равна примерно 40 МГц и поэтому скорость передачи должна составлять 50—60 Мбит/с. Необходимо учитывать, что передаются также сигналы звукового сопровождения, сигналы дополнительной информации и сигналы, обеспечивающие помехоустойчивость передачи. Диапазон скоростей для их передачи принимается равным 5—20% полной скорости передачи системы. В идеальном случае соединительные линии и телевизионные системы наземной и спутниковой связи должны были бы работать с одинаковыми скоростями. Однако в любом случае наземные и спутниковые системы связи должны быть совместимы.
Выполнить исходное требование обеспечения высокого качества телевизионного изображения, передаваемого по соединительным линиям с заданной скоростью передачи, можно на основе использования более сложных методов эффективного кодирования. Однако, учитывая наличие ошибок передачи, характер последующей обработки ТВ сигнала и стоимость реализации кодирующих и декодирующих устройств, выбор системы кодирования для снижения скорости передачи всегда является компромиссом между ее достоинствами и недостатками.
Для применения методов эффективного кодирования в телевизионной сети европейских стран представляется целесообразным использование систем со скоростью передачи 140, 58, 50—60 или 34 Мбит/с. В предварительном заключении ЕСВ 1984 г. указывается, что реализация скорости передачи 140 Мбит/с связана с большими затратами; скорость передачи 34 Мбит/с не обеспечивает достаточного для формирования ТВ программ качества изображения. Таким образом, с точки зрения передачи ТВ сигнала по соединительным линиям скорость 68 Мбит/с является оптимальным компромиссом между качеством изображения и затратами на реализацию кодирующих и декодирующих устройств, при этом уровень качества соответствует принятому в системе компонентного кодирования 4:2:2.
Телевизионная распределительная сеть значительно отличается от рассмотренных соединительных линий. С учетом необходимости преобразования цифрового сигнала на выходе сети в аналоговый передача может быть осуществлена с помощью систем цифрового кодирования более низкой ступени иерархии и в результате этого — с более низкой скоростью (вероятнее всего, со скоростью, соответствующей третьей ступени и равной 34 Мбит/с или меньше) с широким использованием методов эффективного кодирования.
Аналоговый формат преобразованного ТВ сигнала может соответствовать формату классического стандартного полного цветового сигнала (SECAM, PAL) или формату аналоговых составляющих сигналов системы компонентной спутниковой передачи, названной С-МАС (Multiplexed Analogue Components) и принятой в странах — членах ЕСР в 1983 г.
Система С-МАС представляет собой систему передачи аналоговых сигналов (яркости и двух цветоразностных), работающую по принципу временного сжатия составляющих сигналов и их объединения в активной части телевизионной строки. По сравнению с системой передачи полного цветового сигнала система С-МАС обеспечивает лучшее качество изображения и, кроме того, позволяет осуществить передачу до восьми сигналов звукового сопровождения в цифровой форме, служебных сигналов для управления системой, включая передачу телетекста. Составляющие сигналы цветного изображения передаются в основном в период активной части строки аналогового сигнала так, что каждая телевизионная строка включает в себя сигнал яркости и один цветоразностный сигнал. В следующей строке передается второй цветоразностный сигнал. Коэффициент сжатия сигнала яркости равен 1,5, а цветоразностных сигналов — 3. Ширина полосы сигнала яркости составляет 5,6 МГц. Таким образом, после временного сжатия ширина полосы становится равной 8,4 МГц, что является пределом для частотно-модулированного сигнала спутникового канала с шириной полосы 27 МГц. Ширина полосы цветоразностных сигналов перед сжатием равна 1,6 МГц. Сигналы звукового сопровождения и служебные сигналы передаются в цифровой форме за время (10 мкс) строчного гасящего интервала (10 мкс) аналогового ТВ сигнала со скоростью 20,25 Мбит/с. Принцип временного мультиплексирования (уплотнения) составляющих сигналов исключает возможность наложения спектра сигнала цветного изображения на спектры сигналов звукового сопровождения и служебных сигналов. Формат составляющих сигналов и их значения обеспечивают совместимость системы С-МАС с системой цифрового кодирования 4:2:2.
В связи с тем, что до сих пор отсутствует более подробный проект стандарта цифровой системы связи для передачи составляющих сигналов студийной телевизионной системы кодирования 4:2:2, ниже будут рассмотрены общие принципы работы этих эффективных систем передачи.