Способ и устройство передачи и приема сжатых кадров звукового сигнала с приоритетными сообщениями для цифрового звукового вещания

Способ и устройство передачи и приема сжатых кадров звукового сигнала с приоритетными сообщениями для цифрового звукового вещания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способам и устройству для передачи и приема цифровых данных, и в частности - к этим способам и устройствам для применения в системах цифрового звукового вещания.

Уровень техники

Цифровое звуковое вещание (ЦЗВ) является средством обеспечения звукового сигнала цифрового качества, превосходящего форматы аналогового вещания известного уровня техники. ЦЗВ-сигналы ДМ и ЧМ можно передавать в гибридном формате, в котором прошедший цифровую модуляцию сигнал сосуществует с вещаемым в данное время аналоговым AM- или ЧМ-сигналом, либо полностью в цифровом формате без аналогового сигнала. Для внутриполосных - внутриканальных (ВПВК) систем ЦЗВ не требуются новые распределения спектра, поскольку каждый ЦЗВ-сигнал одновременно передают в одном и том же спектральном шаблоне существующего распределения ДМ- или ЧМ-каналов. ВПВК ЦЗВ содействует экономии спектра и одновременно обеспечивает вещательным компаниям возможность предоставлять своей аудитории звуковой сигнал цифрового качества. К настоящему времени предложено несколько решений ВПВК ЦЗВ. Одно из решений, согласно патенту США №5558022, предлагает способ одновременного вещания аналогового и цифрового сигналов в стандартном канале АМ-вещания. Согласно этому решению сначала вещают радиочастотный амплитудно-модулированный сигнал, имеющий первый частотный спектр. Амплитудно-модулированный радиочастотный сигнал содержит первую несущую, модулированную аналоговым сигналом программы. Одновременно некоторую совокупность прошедших цифровую модуляцию сигналов несущей вещают в пределах ширины полосы, которая включает в себя первый частотный спектр. Каждый прошедший цифровую модуляцию сигнал несущей модулируют некоторой частью цифрового сигнала программы. Первая группа прошедших цифровую модуляцию сигналов несущей находится в пределах первого частотного спектра, и ее модулируют в квадратуре с первым сигналом несущей. Вторая и третья группы прошедших цифровую модуляцию сигналов несущей находятся вне первого частотного спектра, и их модулируют и синфазно и в квадратуре с первым сигналом несущей. Для вмещения сообщаемой информации используют несколько несущих за счет ортогонального мультиплексирования с частотным разделением (ОМЧР).

Системы вещания ВПВК ЦЗВ с ЧМ являются предметом нескольких патентов США, в том числе: №№5465396; 5315/583; 5278844; 5278826. Один гибридный сигнал ВПВК ЦЗВ с ЧМ сочетает в себе аналоговую модулированную несущую с некоторой совокупностью ортогональных мультиплексированных (ОМЧР) с частотным разделением поднесущих, размещенных в диапазоне от 129 кГц до 199 кГц, приблизительно, в сторону от центральной ЧМ-частоты как сверху, так и снизу спектра, занимаемого аналоговой модулированной основной ЧМ-несущей. Полностью цифровая ВПВК ЦЗВ система устраняет аналоговый модулированный основной сигнал, оставляя при этом верхние поднесущие и добавляя дополнительные поднесущие в диапазонах от 100 кГц до 129 кГц, приблизительно, от центральной ЧМ-частоты. Эти дополнительные поднесущие могут передавать резервный сигнал, который может быть использован для получения выходного сигнала в приемниках в случае потери главного, или коренного, сигнала.

Система цифрового звукового вещания, которая использует одночастотную сеть или методику заполнения пустых промежутков, описывается в "Radio Broadcasting Systems; Digital Audio Broadcasting (DAB) To Mobile, Portable And Fixed Receivers", European Telecommunications Standard ETS 300 401, Second Edition, May 1997 (1997-05). Этот стандарт излагает методику кодирования сигнала для цифрового звукового вещания в ЦЗВ-системе одночастотной сети.

Одна из отличительных особенностей цифровых передающих систем заключается в присущей ей способности одновременно передавать и цифровой звуковой сигнал, и данные. Цифровую звуковую информацию часто сжимают для передачи по каналу с ограниченной полосой частот. Например, возможно сжать цифровую исходную информацию стереофонического компакт-диска (КД) с, приблизительно, 1,5 Мб/с до 96 кб/с, при этом сохраняя качество звука фактически как у КД для ВПВК ЦЗВ с ЧМ. Дальнейшее сжатие до 48 кб/с и ниже все еще может обеспечивать хорошее качество стереофонического звукового сигнала, которое целесообразно использовать для системы ЦЗВ с AM или для системы ЦЗВ с ЧМ с резервным каналом с малой задержкой и каналом настройки.

Эффективные методы сжатия применяют переменное исходное кодирование с переменной скоростью, согласно которому фиксированные временные сегменты звукового сигнала кодируют в цифровые пакеты переменной длины, т.е. звуковые сегменты изменяющейся “сложности” преобразуют в кадры звукового сигнала переменной длины.

Кадры звукового сигнала, формируемые стандартными звуковыми кодерами, имеют форматы, которые неэффективны для передачи в качестве сигнала ВПВК ЦЗВ. Существует необходимость создания эффективного способа передачи и приема сжатых кадров звукового сигнала для цифрового звукового вещания.

Сущность изобретения

Данное изобретение предлагает способ передачи сжатых данных для системы цифрового звукового вещания, заключающийся в том, что принимают цифровую информацию, характеризующую звуковой сигнал, распределяют некоторое количество битов для цифровой информации в модемном кадре кодируют цифровую информацию в пределах распределенного количества битов для получения кодированных данных и принимают цифровые сообщения, отличающиеся тем, что располагают цифровые сообщения в соответствии с приоритетом, выбирают биты цифровых сообщений, имеющих высший приоритет, для добавления к имеющимся битам в модемном кадре, добавляют выбранные биты цифровых сообщений к кодированной информации для формирования составного модемного кадра, форматируют биты составного модемного кадра для получения форматированных битов составного модемного кадра и передают форматированные биты составного модемного кадра.

Передатчики, передающие цифровые звуковые вещательные сигналы в соответствии с изложенным выше способом, также входят в состав данного изобретения.

Данное изобретение также включает в себя форматы модемного кадра, получаемые посредством описанного выше способа, и передатчиков, осуществляющих его. Форматы модемного кадра содержат некоторую совокупность резервных полей коренного звукового сигнала, расширенное поле звукового сигнала/данных и поле заголовка. Каждое резервное поле коренного звукового сигнала содержит кадр коренного звукового сигнала, бит контроля при помощи циклического избыточного кода, избыточное поле заголовка и биты выравнивания.

Перечень фигур чертежей

Фиг 1 - блок-схема приемника для использования в системе цифрового звукового вещания, выполненного с возможностью передачи сигналов, форматированных согласно данному изобретению.

Фиг.2 - функциональная блок-схема, иллюстрирующая способ мультиплексирования и кодирования пакетов звуковых сигналов и расположенных в соответствии с приоритетом данных согласно данному изобретению.

Фиг.3 - блок-схема приемника, выполненного с возможностью обработки сигналов согласно данному изобретению.

Фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая часть обработки сигнала, выполняемую изображаемым на фиг.3 приемником.

Фиг.5 - схематическое представление предпочтительного варианта реализации формата модемного кадра, используемого согласно данному изобретению.

Фиг.6 - схематическое представление предпочтительного варианта реализации резервного формата звукового/дополнительного кадра, используемого согласно данному изобретению.

Фиг.7 - схематическое представление предпочтительного варианта реализации резервного кадра коренного звукового сигнала формата модемного кадра, используемого согласно данному изобретению.

Фиг.8 - схематическое представление предпочтительного варианта реализации расширенного поля звукового сигнала/данных формата модемного кадра, используемого согласно данному изобретению.

Фиг.9 - схематическое представление предпочтительного варианта реализации избыточного поля заголовка формата модемного кадра, используемого согласно данному изобретению.

Фиг.10 - схематическое представление предпочтительного варианта реализации формата коренного модемного кадра, используемого согласно данному изобретению для применения в системе ЦЗВ с AM.

Фиг.11 - схематическое представление предпочтительного варианта реализации формата кадра блока коренного звукового сигнала, используемого согласно данному изобретению для применения в системе ЦЗВ с ДМ.

Фиг.12 - схематическое представление предпочтительного варианта реализации расширенного формата модемного кадра, используемого согласно данному изобретению для применения в системе ЦЗВ с AM.

Фиг.13 - блок-схема интерфейсов сигнала данных, которые можно использовать при применении данного изобретения в приемнике для использования в системе цифрового звукового вещания.

Фиг.14 - блок-схема интерфейса сигнала данных, который может быть использован при применении данного изобретения в передатчике в системе цифрового звукового вещания.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Обращаясь к чертежам: фиг.1 является блок-схемой передатчика 10 ЦЗВ, выполненного с возможностью вещания цифровых звуковых вещательных сигналов согласно данному изобретению. Источник 12 сигнала обеспечивает подлежащий передаче сигнал. Исходный сигнал может принимать многие формы, например аналоговый сигнал программы, который может представлять речевой или музыкальный сигнал, и/или цифровой информационный сигнал, который может представлять данные сообщения, например информацию графика. Модулятор 14 на основе процессора цифрового сигнала (ПЦС) обрабатывает исходный сигнал в соответствии с различными известными методами обработки сигнала, например кодирование источника, перемежение и прямое исправление ошибок, для получения синфазных и квадратурных составляющих комплексного модулирующего сигнала на линиях 16 и 18. Составляющие сигнала подвергают сдвигу по частоте в сторону увеличения, фильтруют и интерполируют до более высокой частоты дискретизации в блоке 20 преобразователя с повышением частоты. Тем самым получают цифровые выборки с частотой f_s на сигнале промежуточной частоты f_if на линии 22. Цифроаналоговый преобразователь 24 преобразует этот сигнал в аналоговый сигнал на линии 26. Фильтр 28 промежуточной частоты подавляет частоты паразитного сигнала для получения сигнала f_if промежуточной частоты на линии 30. Гетеродин 32 формирует сигнал f_lo на линии 34, который смешивают с сигналом промежуточной частоты на линии 30 смесителем 36, чтобы получить суммарный и разностный сигналы на линии 38. Суммарный сигнал и другие ненужные интермодуляционные составляющие и шум подавляют фильтром 40 подавления зеркальной боковой полосы частот, чтобы получить модулированный сигнал f_c несущей на линии 42. Усилитель 44 высокой мощности затем направляет сигнал в антенну 46.

Способ согласно данному изобретению обеспечивает эффективное и надежное мультиплексирование сжатого цифрового звукового сигнала вместе с сообщениями данных, которые должны отвечать разным требованиям по. приоритету или срочности. Основным блоком передачи ЦЗВ-сигнала является модемный кадр, который длится порядка одной секунды. Эта длительность нужна для того, чтобы достаточно длительные периоды перемежения смогли сгладить последствия замирания или кратких нарушений связи или всплесков шума, которые можно ожидать в системе цифрового звукового вещания. Задержка для основного канала цифрового перемеженного звукового сигнала может быть только не менее длительности модемного кадра. Но эта задержка не является значительным недостатком, поскольку одна система ВПВК ЦЗВ, в которой возможно использование данного изобретения, уже применяет метод задержки с разнесением, который намеренно задерживает цифровой сигнал на несколько секунд по отношению к аналоговому сигналу. ЦЗВ-система, применяющая временное разнесение, описывается в патенте США №6178317. Аналоговый или цифровой сигнал с временным разнесением обеспечивают для захвата сигнала посредством быстрой настройки. Поэтому основной цифровой звуковой сигнал обрабатывают в блоках модемных кадров, и любой вид обработки звукового сигнала, сглаживания ошибок и методики кодирования должен пользоваться этим относительно значительным временем модемного кадра без дополнительных потерь.

Преобразователь формата можно использовать для переупаковки сжатых кадров цифровых звуковых сигналов более эффективно и надежно для передачи и приема ВПВК-сигнала по радиоканалу. Стандартный выпускаемой промышленностью кодер звуковых сигналов может сначала сформировать сжатые кадры цифровых звуковых сигналов. Преобразователь входного формата удаляет ненужную информацию из кадров цифровых звуковых сигналов, сформированных кодером звуковых сигналов. Эта ненужная информация включает в себя информацию синхронизации кадров и также любую другую информацию, которую можно удалить или видоизменить для передачи звуковых сигналов ЦЗВ, не нарушая при этом звуковую информацию. Ассемблер модемного кадра ВПВК ЦЗВ вновь вводит информацию синхронизации таким образом, который более эффективен и надежен для доставки ЦЗВ. Преобразователь формата в приемнике переупаковывает восстановленные кадры звуковых сигналов, подлежащие декодированию стандартным декодером звукового сигнала.

Обе системы ВПВК ЦЗВ и с ЧМ, и с AM размещают цифровой звуковой сигнал и данные в блоках модемных кадров. Обе системы упрощены и усовершенствованы за счет назначения фиксированного количества кадров звуковых сигналов каждому модемному кадру. Планировщик определяет общее количество битов, распределяемых для кадров звуковых сигналов в каждом модемном кадре. Кодер звуковых сигналов затем кодирует кадры звуковых сигналов путем распределения битов для данного модемного кадра. Остальные биты в модемном кадре используются мультиплексированными данными и дополнительными битами.

Функциональная блок-схема процесса составления модемного кадра представлена на фиг.2. Изображаемые на фиг.2 функции можно выполнить в блоке 14, изображаемом на фиг.1. В этом варианте реализации данного изобретения левый и правый звуковые программирующие сигналы ЦЗВ подают по линиям 50 и 52. Сообщения данных (также называемые “вспомогательными данными”) с разными уровнями приоритета подают на линиях 54, 56 и 58 и запоминают в буферах 60, 62 и 64. Алгоритм 66 динамического планирования, или планировщик, координирует составление модемного кадра с кодером 68 звукового сигнала. Количество вспомогательных данных, которые можно передать, определяют по нескольким факторам. В предпочтительном варианте реализации кодер звуковых сигналов сначала просматривает звуковое содержание звуковой информации в буфере 70 кадров звуковых сигналов, который хранит звуковую информацию, передаваемую в очередном модемном цикле. Этот просмотр делают с целью оценки сложности или “энтропии” звуковой информации для данного модемного кадра как проиллюстрировано блоком 72. Эту оценку энтропии можно использовать для прогнозирования количества битов, требуемых для обеспечения нужного качества звукового сигнала. С помощью этой оценки энтропии на линии 74, вместе с количеством и назначенными приоритетами данных в сообщениях в буферах 60, 62 и 64, алгоритм динамического планирования распределяет биты в модемном кадре между данными и звуковым сигналом.

После распределения некоторого количества битов для очередного модемного кадра кодер звуковых сигналов кодирует все кадры звуковых сигналов (напр., 64 кадра звуковых сигналов) для следующего модемного кадра, и передает свой результат в преобразователь 76 формата кадров звуковых сигналов. Фактическое количество битов, использованных кадром звуковых сигналов, представляют планировщику по линии 78, чтобы он смог наилучшим образом использовать неиспользованное распределение битов, если таковое имеется. Преобразователь формата кадра звуковых сигналов удаляет всю заголовочную информацию и дополнительные биты и направляет полученные таким образом “обработанные” кадры звуковых сигналов в блок 80 функции формата и составления модемного кадра.

Алгоритм динамического планирования, или планировщик, может обычно работать следующим образом. Во-первых, если какие-либо сообщения данных не поступают, то планировщик распределяет всю емкость очередного модемного кадра для сжатого звукового сигнала. В результате этого нередко получается большее количество битов, чем требуемое для обеспечения нужного качества звукового сигнала. Во-вторых, если предстоят только сообщения низкого приоритета, то тогда емкость модемного кадра свыше нужного количества битов для звукового сигнала распределяют для сообщений (данных). В результате этого не будет потери качества звукового сигнала по сравнению с нужным качеством. В-третьих, если предстоят сообщения высокого приоритета, то планировщик должен сделать компромисс между качеством звукового сигнала и своевременной доставкой сообщений высокого приоритета. Этот компромисс можно оценить с помощью стоимостных функций, придаваемых подразумеваемой значимости сообщения, относительно вероятного снижения качества звукового сигнала. Передаваемые сообщения можно выбрать путем отправки сигнала по линии 82 в мультиплексор 84 пакетов данных.

С точки зрения вещательной компании сообщения более высокого приоритета связаны с постепенным увеличением стоимости, поскольку качество звукового сигнала может постепенно ухудшаться. С точки зрения пользователя данными или сообщениями назначение приоритетов сообщений может также основываться на стоимостной функции, чтобы компенсировать для вещательной компании потери в качестве звукового сигнала. Этой стоимостной функцией может быть фактическая стоимость. Например, фактическая пользовательская стоимость доставки пакета может удвоиться для каждого повышения класса приоритета. Это может быть эффективным средством для увеличения платы, взимаемой с пользователей, которые согласны оплачивать стоимость выше номинальной, если данные сообщения считаются срочными. Либо назначение приоритетов можно осуществлять по типу сообщений, формируемых вещательной компанией. И в том, и в другом случае назначение приоритетов является саморегулирующимся, и более высокие приоритеты назначают осмотрительно, поскольку при этом имеет место некоторое повышение затрат и для пользователя, и для вещательной компании. Разумеется, вещательная компания будет назначать правила и соответствующие стоимостные функции для своей чистой прибыли, при этом обеспечивая своим пользователям и слушателям наиболее качественное обслуживание.

Функция формата и составления модемного кадра и размещает информацию кадра звукового сигнала в пакетах данных в модемном кадре. Заголовочную информацию, включающую размер и местоположение кадров звуковых сигналов, которую удалили в преобразователе формата кадра звуковых сигналов, снова вводят в модемный кадр избыточным, но эффективным, образом. Это повторное форматирование повышает надежность сигнала ВПВК ЦЗВ, передаваемого по радиоканалу, который является менее чем надежным. Для передачи в полностью цифровом режиме ВПВК ЦЗВ также формируют резервные кадры по данным, поступившим по линии 86. Резервные кадры могут обеспечивать разнесенный во времени избыточный сигнал, чтобы снизить вероятность прерывания передачи, если пропадает основной сигнал. При нормальной работе резервные кадры комбинируют с помощью кода с основным каналом, чтобы обеспечить еще более надежную пересылку информации в условиях замирания. Аналоговый сигнал (AM или ЧМ) используют вместо резервных кадров в гибридной ВПВК системе.

Приемник выполняет обращение некоторых функций, описываемых в отношении передатчика. Фиг.3 является блок-схемой радиоприемника 88, выполненного с возможностью обработки сигнала согласно данному изобретению. ЦЗВ-сигнал принимают в антенне 90. Полосовой фильтр 92 предварительной селекции пропускает нужную полосу частот, включая нужный сигнал на частоте f_с, но подавляет зеркальную боковую полосу частот при f_c-2f_if (для гетеродина, который вводит низкий боковой лепесток). Малошумящий усилитель 94 усиливает сигнал. Усиленный сигнал смешивают в смесителе 96 с сигналом f_lo гетеродина, направляемого по линии 98 перестраиваемым гетеродином 100. Это создает суммарный (f_c+f_lo) и разностный (f_c-f_lo) сигналы на линии 102. Фильтр 104 промежуточной частоты пропускает сигнал f_if промежуточной частоты и ослабляет частоты вне ширины полосы нужного модулированного сигнала. Аналого-цифровой преобразователь 106 действует с помощью синхронизирующего сигнала f_s для получения цифровых выборок на линии 108 с частотой выборки f_s. Цифровой преобразователь 110 с понижением частоты сдвигает частоту, фильтрует и прореживает сигнал, чтобы получить синфазные и квадратурные сигналы с более низкой частотой выборки на линиях 112 и 114. Демодулятор 116 на основе процессора цифрового сигнала затем производит дополнительную обработку сигнала, чтобы получить выходной сигнал на линии 118 для выходного устройства 120.

Фиг.4 является блок-схемой, иллюстрирующей демодуляцию модемного кадра звукового сигнала и данных, выполняемую в приемнике фиг.3. Обратный ассемблер 122 кадров принимает подлежащий обработке сигнал по линии 124 и выполняет все необходимые операции обратного перемежения, комбинирования кодов, декодирования с прямым исправлением ошибок (ПИО), и помечает ошибки звуковой информации и информации данных в каждом модемном кадре. Данные, если таковые имеются, обрабатывают в отдельном тракте на линии 126 от звукового сигнала на линии 128. Затем данные маршрутизируют, как показано в блоке 130, в соответствующую службу данных. Организация очереди приоритета данных является функцией передатчика, а не приемника. Звуковую информацию от каждого модемного кадра обрабатывают преобразователем 132 формата, который размещает звуковую информацию в формате кадра звуковых сигналов, совместимом с соответствующим декодером 134 звукового сигнала, который обеспечивает левый и правый выходные звуковые сигналы 136 и 138.

В одном из типов гибридной системы ЦЗВ с ЧМ: аналоговую модулированную несущую комбинируют с совокупностью ортогональных мультиплексированных (ОМЧР) с частотным разделением поднесущих, находящихся в диапазоне от 129 кГц до 199 кГц, приблизительно, от центральной ЧМ-частоты, сверху и снизу спектра, занимаемого аналоговой модулированной основной ЧМ-несущей. Согласно полностью цифровому варианту аналоговый модулированный основной сигнал удаляют, оставляя верхние поднесущие и добавляя дополнительные поднесущие в диапазоне приблизительно от 100 кГц до 129 кГц сверху и снизу центральной ЧМ-частоты. Эти дополнительные поднесущие могут передавать резервный сигнал, который можно использовать для получения выходного сигнала в приемниках в случае потери основного, или коренного, сигнала.

Для обеспечения эффективной и надежной системы связи ВПВК ЦЗВ составляют различные форматы кадров. Причем форматирование кадров обеспечивает важные признаки этого технического решения, включая разнесение во времени, быструю настройку канала, многоуровневое комбинирование кодов ПИО между основными и резервными каналами, избыточную заголовочную информацию (один из видов неодинаковой защиты от ошибок) и гибкость распределения пропускной способности между кадрами звукового сигнала и сообщениями данных. Многие признаки форматов кадров разработаны для полностью цифровой системы ВПВК ЦЗВ с ЧМ. ЧМ-форматы гибридных кадров выполнены таким образом, что являются совместимыми с полностью цифровыми ЧМ-форматами.

Согласно фиг.5 модемный кадр 140 основного канала состоит из совокупности 8 резервных полей 142 коренного звукового сигнала (ВСАх), дополнительного расширенного поля 144 звукового сигнала/данных (EAD) и избыточного поля 146 заголовка (RH). Модемный кадр основного канала содержит звуковую информацию для 64 кадров звуковых сигналов, вместе с некоторой емкостью динамических данных. Согласно предпочтительному варианту реализации данного изобретения размер модемного кадра составляет 18432 байта после кодирования с помощью кода Рида-Соломона (PC). Количество входных байтов для вариантов кодирования РС(144100), РС(144136) и РС(144132) составляет 17920, 17408 и 16896 байтов, соответственно.

Этот модемный кадр сначала обрабатывают кодером Рида-Соломона и затем обрабатывают с помощью функций прямого исправления ошибок (ПИО) и перемежения. Частота действия кодера Рида-Соломона определяет точное количество байтов, составляющих модемный кадр, до кодирования ПИО. Необходимо отметить, что согласно предпочтительному варианту данного изобретения кодовые слова кода Рида-Соломона кодируют систематически таким образом, что символы четности находятся спереди информационных символов. За счет этого байт выравнивания (полностью нулевой) остается в качестве последнего байта, представляемого внутреннему сверточному кодеру. Избыточное поле заголовка находится в конце модемного кадра, чтобы его можно было кодировать отдельным кодовым словом кода Рида-Соломона.

Формат для резервного звукового/дополнительного кадра 148 полностью цифровой ВПВК системы ЦЗВ изображен на фиг.6. Каждый резервный звуковой/дополнительный кадр содержит резервное поле 150 звукового сигнала, дополнительное поле 152 данных, байт 154 контроля при помощи циклического избыточного кода и байт 156 выравнивания. Применяют два режима действия: резервный режим коренного звукового сигнала со скоростью передачи данных 24 кб/с и резервный режим коренного звукового сигнала со скоростью 48 кб/с. Хотя каждый кадр ВСАх содержит 8 полей звукового сигнала переменной длины, но общая длина комбинированных полей ВСАх является постоянной.

8 резервных[ полей ВСАО - ВСА7 коренного звукового сигнала модемного кадра основного канала являются избыточными с теми же полями 142 в резервном/звуковом дополнительном кадре (BAS) 148. Но резервные кадры полностью цифровой системы ВПВК ЦЗВ передают через несколько секунд после передачи соответствующего модемного кадра. Резервные кадры намеренно задерживают в целях введения временного разнесения. Эта задержка на временное разнесение является целым числом модемных кадров. В противоположность этому, приемник обрабатывает резервные кадры с быстротой, нужной для обеспечения быстрой настройки. Приемник выравнивает во времени поля ВСАх в модемном кадре с помощью избыточных полей ВСАх в резервном кадре путем соответствующей задержки звуковой информации в модемном кадре.

После выравнивания полей ВСАх в модемном кадре и полей ВСАх в резервном кадре выровненные по времени поля ВСА комбинируют с помощью кодов в сверточном декодере приемника. Согласно одному из вариантов реализации приемника, использующего обработку сигнала в соответствии с данным изобретением внешнее ПИО с помощью кода Рида-Соломона применяют для цифрового сигнала, затем выполняют внутреннее сверточное ПИО до перемежения и последующей передачи. Важно, чтобы поля ВСА кодировались точно в той же последовательности с помощью кодов и внешнего, и внутреннего ПИО для обеспечения возможности комбинирования кодов, с разнесением. Это обеспечивает надежную работу настроечного и резервного канала, даже когда и модемный кадр, и резервные звуковые/дополнительные кадры частично разрушены. Согласно предпочтительному варианту реализации данного изобретения поля ВСА содержат коренной резервный звуковой сигнал, имеющий скорость передачи данных, равную либо 24 кб/с, либо 48 кб/с по выбору вещательной компании.

Резервный звуковой/вспомогательный кадр ВАЗх передают на резервных поднесущих канала во время каждой пары блоков перемежителя на протяжении длительности модемного кадра. Дополнительное поле данных с байтами контроля при помощи циклического избыточного кода и выравнивания передают только в резервном режиме коренного звукового сигнала со скоростью 24 кб/с. Дополнительное поле данных заменяют дополнительной звуковой информацией в резервном режиме коренного звукового сигнала со скоростью 48 кб/с. Согласно предпочтительному варианту реализации кадр BASx содержит 1152 байта (после кодирования с помощью кода Рида-Соломона) в 8 кодовых словах Рида-Соломона. Каждое поле ВСАх содержит 576 байтов (после кодирования с помощью кода Рида-Соломона) для режима со скоростью 24 кб/с, в 4 кодовых словах Рида-Соломона, или 1152 байта (после кодирования с помощью кода Рида-Соломона) для режима со скоростью 48 кб/с, в 8 кодовых словах Рида-Соломона. Дополнительное поле данных содержит 576 байтов (после кодирования с помощью кода Рида-Соломона) для режима со скоростью 24 кб/с, в 4 кодовых словах Рида-Соломона. В режиме со скоростью 48 кб/с дополнительное поле данных отсутствует. Байты контроля при помощи циклического избыточного кода и выравнивания используют в режимах со скоростью 24 кб/с, но не в режиме со скоростью 48 кб/с. Резервный режим звукового сигнала со скоростью 24 кб/с позволяет ввести дополнительное поле данных с пропускной способностью около 24 кб/с. Это поле предназначено для использования в качестве независимой службы вещания сообщений или доставки пакетных данных. Кадровая синхронизация на этом уровне обеспечивает пропускную способность канала для дополнительных данных, которые будут иметь свое собственное форматирование/протокол в дополнительном поле данных.

Формат для резервного поля 142 коренного звукового сигнала (ВСАх) представлен на фиг.7. Длину этого поля определяют выбором двух резервных режимов. Резервный режим со скоростью 24 кб/с предназначен для обеспечения монофонического резервного звукового сигнала с шириной полосы около 6 кГц, при этом звуковой сигнал резервного режима со скоростью 48 кб/с является стерео- или монофоническим с шириной полосы около 10 кГц. Поле ВСАх содержит 8 кадров 158 звуковых сигналов, каждый из которых имеет переменную длину, поле 160 заголовка (НСА), байт 162 выравнивания и, возможно, запасное поле 164. Запасное поле содержит любые байты, остающиеся после распределения кадров звуковых сигналов. Каждый кадр звукового сигнала содержит кадр 166 (САх) коренных цифровых звуковых сигналов и байт 168 контроля при помощи циклического избыточного кода. Но общая длина поля 142 ВСАх является постоянной. Поэтому кодеру звукового сигнала назначают фиксированное количество байтов для кодирования каждой группы из 8 кадров (САх) коренных звуковых сигналов.

Одно из резервных полей ВСАх коренных звуковых сигналов (х=0 до х=7) избыточно передают на резервных поднесущих канала по каждому блоку (с 0 по 7) перемежителя модемного кадра. 8 кадров ВСАх также передают как часть модемного кадра. Согласно предпочтительному варианту реализации данного изобретения каждое поле ВСАх содержит 576 байтов (после кодирования с помощью кода Рида-Соломона) для режима со скоростью 24 кб/с, в 4 кодовых словах Рида-Соломона и 1152 байта (после кодирования Рида-Соломона) для режима со скоростью 48 кб/с, в 8 кодовых словах. Кадр САх коренных звуковых сигналов содержит некоторое количество кадров звуковых сигналов переменной длины из байтов (до кодирования с помощью кода Рида-Соломона) в полях САх, указанных в полях САх заголовков, упорядоченных для лучшего скрытия ошибок. Также содержится однобайтовый (до кодирования с помощью кода Рида-Соломона) контроль при помощи циклического избыточного кода, и однобайтовое (до кодирования с помощью кода Рида-Соломона) поле выравнивания для осуществления выравнивания в декодере Витерби. Заголовок НСА составляет 8 байтов (до кодирования с помощью кода Рида-Соломона) и указывает размер каждого из 8 полей САх.

Расширенный формат поля звукового сигнала/данных (EAD) 170 представлен на фиг.8. EAD передают в модемном кадре и он содержит информацию расширения звукового сигнала для 64 кадров звукового сигнала. EAD содержит поле 172 заголовка, совокупность расширенных полей 174 звукового сигнала, каждое из которых содержит расширенную звуковую часть (ЕАх) 176 и байт 178 контроля при помощи циклического избыточного кода, поле 180 данных, еще один байт 182 контроля при помощи циклического избыточного кода и байт 184 выравнивания. В предпочтительном варианте реализации EAD содержит 13680 байтов (после PC-кодирования) для резервного режима со скоростью 24 кб/с с 95 PC-кодовыми словами и 9072 байта (после PC-кодирования) резервного режима со скоростью 48 кб/с с 63 кодовыми словами. 64-байтовый (до PC-кодирования) заголовок 166 указывает размер каждого из 64 полей ЕАх 168. Поля ЕАх содержат информацию расширения звукового сигнала для повышения качества/увеличения скорости коренного сигнала. Количество байтов (до PC-кодирования) в каждом поле ЕАх указано в заголовке, х=0, 1, 14, ... (7*л mod 64) для k=от 0 до 63, и они упорядочены для маскировки ошибки. Каждое расширенное поле звукового сигнала содержит часть 170 с данными и байт 172 контроля при помощи циклического избыточного кода. Если планировщик определяет, что для данных имеются байты, то данные можно разместить в поле 174 данных с байтом 178 контроля при помощи циклического избыточного кода. Однобайтовое (до PC-кодирования) поле 178 нулевого выравнивания используют для выравнивания в декодере Витерби. Поле EAD содержит дополнительную звуковую информацию, и поэтому в комбинации с полями коренного звукового сигнала соответствующего модемного кадра обеспечивает качество звука фактически на уровне компакт-диска (КД).

Расширенное поле звукового сигнала/данных содержит поле 172 заголовка, совокупность расширенных Полей 174 Звукового Сигнала, каждое из которых содержит звуковую часть (ЕАх) 176 и байт 178 контроля при помощи циклического избыточного кода, поле 180 данных и байт 184 выравнивания. Формат 146 избыточного поля заголовка (RH) представлен на фиг.9. Это поле содержит избыточную информацию о размерах (или местоположениях) полей звукового сигнала. Оно содержит избыточное поле 172 заголовка (НЕА), заголовки (НСАх) 186 коренного звукового сигнала, байт 188 контроля при помощи циклического избыточного кода и байт 190 выравнивания. Избыточное поле заголовка содержит информацию заголовка для 64 кадров звукового сигнала в данном модемном кадре. Согласно предпочтительному варианту реализации данного изобретения избыточное поле заголовка содержит 144 байта (после кодирования с помощью кода Рида-Соломона) в одном кодовом слове. НЕА содержит 64 байта (до кодирования с помощью кода Рида-Соломона), указывающих размер каждого из 64 полей ЕАх, и является избыточным с полем НЕА в кадре EAD. Заголовок коренного звукового сигнала содержит 64 байта (до кодирования с помощью кода Рида-Соломона) в 8 заголовках, дублированных из ВСА. Однобайтовый контроль при помощи циклического избыточного кода включают во все заголовки. Поле выравнивания содержит 15-Р нулевых байтов (до кодирования с помощью кода Рида-Соломона), где Р является количеством четных байтов для осуществления выравнивания в декодере Витерби. Эта избыточность обеспечивает дополнительную защиту от повреждения важной заголовочной информации. Расширенные заголовки (НЕА) 166 звуковых сигналов передают в двух местоположениях в данном модемном кадре (т.е. поле RH и 8 полей НСА). Заголовки 182 коренного звукового сигнала передают в трех местоположениях (т.е. RH и 8 полей НСА в данном модемном кадре, в дополнение к 8 полям НСА в резервных дополнительных кадрах (BAS) звукового сигнала полностью цифровой системы ВПВК ЦЗВ). Заголовочная информация НЕА содержит 64 байта (до PC-кодирования), указывающих размер каждого из 64 полей ЕАх избыточно с полем НЕА в кадре EAD. Заголовки коренного звукового сигнала содержат 64 байта (до PC-кодирования) с восемью заголовками, дублированными из ВСА. Поле RH содержит 144 байта после PC-кодирования с одним PC-кодовым словом. Поле RH также содержит байт 184 контроля при помощи циклического избыточного кода и поле 186 выравнивания. Количество байтов поля выравнивания зависит от количества байтов четности (Р) в кодировании с помощью кода Рида-Соломона. В частности, количество байтов выравнивания равно 15-Р.

Согласно варианту реализации да