Способ и устройство для форматирования сигналов для передачи и приема цифрового аудиорадиовещания

Способ и устройство для форматирования сигналов для передачи и приема цифрового аудиорадиовещания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к системе цифрового радиовещания (ЦРВ, DAB) с внутриполосным совмещенным каналом (СВПСК, IBOC), а более конкретно - к способам и устройству для форматирования сигналов для передачи и приема ЦРВ.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы ЦРВ СВПСК разработаны для предоставления возможности постепенного перехода от существующей системы аналогового амплитудно-модулированного (AM) и частотно-модулированного (FM) радиовещания к полностью цифровой системе с внутриполосным совмещенным каналом. Эти системы могут доставлять цифровой аудиосигнал и услуги передачи данных на мобильные, портативные и стационарные приемники от наземных передатчиков в существующих радиодиапазонах средней частоты (СЧ) и ультракоротких волн (УКВ). Вещательные станции могут продолжать передавать аналоговые AM и FM сигналы одновременно с новыми, более качественными и более устойчивыми к ошибкам цифровыми сигналами, предоставляя возможность перехода от аналогового к цифровому радиовещанию при сохранении существующего распределения частот.

Цифровое радиовещание (ЦРВ) может обеспечивать аудиосигнал цифрового качества, качество которого выше существующих аналоговых радиовещательных форматов. И AM, и FM сигналы системы ЦРВ с внутриполосным совмещенным каналом могут передаваться в гибридном формате, где сигнал с цифровой модуляцией сосуществует с передаваемым в настоящее время аналоговым радиовещательным сигналом, или в полностью цифровом формате, где аналоговый сигнал удален. ЦРВ СВПСК не требует никаких новых распределений спектра, потому что каждый сигнал ЦРВ СВПСК передается в пределах спектральной маски существующего распределения AM или FM каналов. ЦРВ СВПСК обеспечивает экономию спектра, предоставляя возможность вещательным станциям доставлять аудиосигнал цифрового качества к существующей базе слушателей.

Одна из систем AM ЦРВ СВПСК, описанная в патенте США № 5588022, представляет способ для одновременной трансляции аналоговых и цифровых сигналов в стандартном радиовещательном AM канале. Используя этот подход, передают амплитудно-модулированный радиочастотный сигнал, имеющий первый частотный спектр. Амплитудно-модулированный радиочастотный сигнал включает в себя первую несущую, модулированную аналоговым сигналом программу. Одновременно множество сигналов несущих с цифровой модуляцией передают в полосе частот, которая охватывает первый частотный спектр. Каждый сигнал несущей с цифровой модуляцией модулируется частью цифрового сигнала программы. Первая группа сигналов несущих с цифровой модуляцией находится в пределах первого частотного спектра и модулируется в квадратуре с первым сигналом несущей. Вторая и третья группы сигналов несущих с цифровой модуляцией находятся в верхней и нижней боковых полосах вне первого частотного спектра и модулируются синфазно и квадратурно с сигналом первой несущей. Множество несущих используют мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (МОЧРС, OFDM) для создания передаваемой информации.

Системы FM ЦРВ СВПСК были предметом ряда патентов США № 6108810; 5949796; 5465396; 5315583; 5278844 и 5278826. В FM совместимой системе цифрового аудиовещания кодированная в цифровой форме аудиоинформация передается одновременно с существующим каналом передачи аналогового FM сигнала. Преимущества цифровой передачи аудиосигнала включают в себя лучшее качество сигнала с меньшим количеством шума и более широким динамическим диапазоном, чем в существующих каналах FM радиовещания. Первоначально должен использоваться гибридный формат, который позволит существующим приемникам продолжать принимать FM аналоговый сигнал, обеспечивая возможность новым приемникам ЦРВ СВПСК декодировать цифровой сигнал. В будущем, с распространением приемников ЦРВ СВПСК, вещательные станции смогут начать передавать полностью цифровой формат. Гибридная система ЦРВ СВПСК может обеспечивать фактически цифровое стереозвучание с качеством компакт-диска (плюс данные), одновременно передавая существующий FM сигнал. Полностью цифровая система ЦРВ СВПСК может обеспечивать фактически стереозвучание с качеством компакт-диска вместе с каналом передачи данных.

Одна предложенная система FM ЦРВ СВПСК использует сигнал, который включает в себя мультиплексированные с ортогональным частотным разделением сигналов (МОЧРС) поднесущие в диапазоне приблизительно от 129 кГц до 199 кГц от центральной частоты FM, выше и ниже спектра, занятого аналоговой FM модулированной основной несущей. Один вариант системы ЦРВ СВПСК обеспечивает возможность распределения поднесущих всего на 100 кГц от центральной частоты. Ширина полосы существующего аналогового FM сигнала значительно меньше, чем ширина полосы, занятая поднесущими МОЧРС.

Сигналы МОЧРС включают в себя множество ортогонально размещенных несущих, модулированных с обычной скоростью передачи символа. Частотный интервал для символов импульса (например, BPSK (двоичной фазовой манипуляции), QPSK (квадратурной фазовой манипуляции), 8PSK (восьмеричной фазовой манипуляции) или QAM (квадратурной амплитудной модуляции)) равен скорости передачи символа. Для передачи сигналов FM ЦРВ СВПСК, избыточные наборы поднесущих МОЧРС распределяются в верхнюю боковую полосу (ВБП, USB) и нижнюю боковую полосу (НБП, LSB) с обеих сторон одновременно существующей с ними аналоговой FM несущей. Мощность поднесущей ЦРВ выбирается приблизительно на уровне -25 дБ относительно FM сигнала. Уровень и распределение спектра для сигнала ЦРВ устанавливаются таким образом, чтобы ограничить взаимные помехи с основной FM частотой при обеспечении адекватного отношения сигнал-шум (ОСШ, SNR) для поднесущих ЦРВ. Определенные поднесущие могут резервироваться в качестве опорных поднесущих для передачи сигналов управления в приемники.

Одной из особенностей цифровых систем передачи является свойственная им способность одновременно передавать оцифрованные аудиосигналы и данные. Цифровая аудиоинформация часто сжимается для передачи по каналу с ограниченной шириной полосы. Например, можно сжимать исходную цифровую информацию со стереокомпакт-диска (CD) приблизительно с 1,5 Мбит/с до 96 кбит/с при сохранении качества звучания CD для FM ЦРВ СВПСК. Дальнейшее сжатие до 48 кбит/с и ниже может все еще обеспечивать хорошее качество стереозвука, что может использоваться для системы AM ЦРВ или канала резервирования и настройки с низким временем ожидания для системы FM ЦРВ. Различные службы передачи данных могут быть реализованы с использованием составного сигнала ЦРВ. Например, множество каналов передачи данных может передаваться в составе такого составного сигнала ЦРВ.

Патентная заявка США № 09/382 716 от 24 августа 1999 на «Способ и устройство для передачи и приема старых аудиокадров с приоритетными сообщениями для цифрового аудиовещания», раскрывает способ и устройство для сборки модемных кадров для передачи в системах ЦРВ СВПСК. Данная заявка включена в настоящее описание посредством ссылки.

Настоящее изобретение обеспечивает способы и устройство для воплощения аспектов обработки сигналов систем ЦРВ СВПСК.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение обеспечивает способ цифрового аудиорадиовещания, который содержит этапы приема множества битов данных, подлежащих передаче, форматирования множества битов данных в множество блоков данных протокола, вставки битов заголовка в разнесенные местоположения в пределах блоков данных протокола и использования блоков данных протокола для модулирования множества несущих для форматирования выходного сигнала.

Отдельные биты заголовка могут устанавливаться в равномерно разнесенных местоположениях в блоках данных протокола. Первый бит заголовка может смещаться относительно конца блока данных протокола.

Способ может дополнительно содержать этап скремблирования множества битов данных с помощью генерации псевдослучайного кода и сложения по модулю 2 псевдослучайного кода и битов данных.

Блоки данных протокола могут обрабатываться в множестве логических каналов, и каждый логический канал скремблируется и кодируется отдельно для формирования последовательности скремблирования максимальной длины с использованием линейного сдвигового регистра с обратной связью с примитивным многочленом.

Множество битов может перемежаться, назначаться сегментам и отображаться на частотные сегменты.

Изобретение также относится к передатчикам, которые осуществляют передачу в соответствии с указанным выше способом.

В другом аспекте изобретение относится к способу приема цифрового сигнала аудиовещания, данный способ содержит этапы: приема цифрового сигнала аудиовещания, содержащего множество несущих, модулированных множеством блоков данных протокола, каждый из множества блоков данных протокола содержит множество битов данных и множество битов заголовка в разнесенных местоположениях в пределах блоков данных протокола; и формирование выходного сигнала в ответ на цифровой сигнал аудиовещания. Данное изобретение также включает в себя приемники, которые работают в соответствии с данным способом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - функциональная структурная схема передатчика для использования в системе цифрового аудиорадиовещания.

Фиг.2 - схематичное представление гибридного сигнала FM СВПСК.

Фиг.3 - схематичное представление расширенного гибридного сигнала FM СВПСК.

Фиг.4 - схематичное представление полностью цифрового сигнала FM СВПСК.

Фиг. 5 - функциональная структурная схема уровней протоколов обработки сигналов передатчика для использования в системе цифрового аудиорадиовещания.

Фиг.6 - функциональная структурная схема, которая показывает зависимость между уровнями протоколов для передающей и для принимающей систем.

Фиг.7 - функциональная структурная схема передатчика для использования в системе ЦРВ.

Фиг.8 - функциональная структурная схема системы ЦРВ, которая включает в себя передатчик и приемник.

Фиг.9 - функциональная структурная схема модемного/физического уровня передатчика ЦРВ.

Фиг.10 - функциональная структурная схема блока отображения совокупности сигнала.

Фиг.11 - функциональная структурная схема модулятора ЦРВ.

Фиг.12 - функциональная структурная схема, которая показывает зависимость между уровнями протоколов для передающей системы и для принимающей системы.

Фиг.13 - схематичное представление различных транспортных кадров, используемых в системе ЦРВ.

Фиг.14 - схематичное представление кадра данных, используемого в системе ЦРВ.

фиг.15 - другое схематичное представление кадра данных, используемого в системе ЦРВ.

Фиг.16 - схематичное представление различных информационных слов, которые могут использоваться в системе ЦРВ.

Фиг.17 - схематичное представление другого кадра данных, используемого в системе ЦРВ.

Фиг.18 - диаграмма, показывающая перенос данных в выходной кадр данных.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 представлена функциональная структурная схема передатчика 10 для использования в системе цифрового аудиорадиовещания. Передатчик включает в себя вход 12 для приема аудиосигнала службы основной программы, вход 14 для приема данных службы идентификации станции и вход 16 для приема данных службы основной программы, данных службы дополнительной программы и данных службы вспомогательных приложений. Для гибридного ЦРВ аналоговая версия аудиосигнала службы основной программы задерживается, как показано с помощью блока 18, для формирования задержанного аналогового аудиосигнала в линии 20. Подсистема 22 аудиосигнала кодирует и сжимает аудиосигнал службы основной программы для создания кодированного сжатого цифрового сигнала в линии 24. Подсистема 26 транспортировки и мультиплексирования служб принимает кодированный сжатый цифровой сигнал, данные службы идентификации станции, данные службы основной программы, данные службы дополнительной программы и данные службы вспомогательных приложений и подвергает эти сигналы различной транспортной обработке, как дополнительно описано ниже и представлено на фиг.1 блоками 28, 30 и 32. Результирующие сигналы мультиплексируются с помощью мультиплексора 34 служб и направляются в подсистему 36 РЧ (радиочастотной) передачи. Для цифрового сигнала в линии 38 выполняется канальное кодирование, как показано блоком 40, и результирующий кодированный сигнал в линии 42 модулируется вместе с аналоговым аудиосигналом, как показано блоком 44. Результирующий сигнал может затем усиливаться и передаваться с помощью антенны 46 по меньшей мере к одному из множества приемников 48 ЦРВ СВПСК.

Система использует кодирование для уменьшения скорости передачи данных дискретного аудиосигнала и обработки сигнала основной полосы частот и для повышения надежности передачи сигнала в канале передачи. Это позволяет передавать высококачественный аудиосигнал плюс вспомогательные данные в сегментах полосы и с низким уровнем мощности, что не мешает существующим аналоговым сигналам.

Сигналы ЦРВ СВПСК могут передаваться в гибридном формате, который включает в себя аналоговую модулированную несущую в комбинации с множеством несущих с цифровой модуляцией, или в полностью цифровом формате, в котором не используется аналоговая модулированная несущая.

Канальное кодирование используется для добавления избыточности к каждому из логических каналов для улучшения надежности передачи информации. Скорость кодирования определяет увеличение количества служебной информации в кодированном канале, являющееся результатом канального кодирования. Скорость кодирования определяется как отношение количества информационных битов к общему количеству битов после кодирования.

Может использоваться сверточное кодирование. Сверточное кодирование представляет форму канального кодирования с прямой коррекцией ошибок, при котором биты кодирования вставляют в непрерывный поток информационных битов для формирования предсказуемой структуры. В отличие от блочного кодера сверточный кодер имеет память, и его выходная информация является функцией текущей и предыдущей входной информации.

Задержка разнесения обеспечивает фиксированную временную задержку в одном из двух каналов, переносящих ту же самую информацию, для борьбы с нестационарными ухудшениями условий передачи в канале, такими как затухание и импульсный шум.

На фиг.2 приведено схематичное представление сигнала 50 в гибридной FM СВПСК. Сигнал включает в себя аналоговый модулированный сигнал 52 в центре вещательного канала 54, первое множество равномерно распределенных мультиплексированных с ортогональным частотным разделением сигналов поднесущих 56 в верхней боковой полосе 58 и второе множество равномерно распределенных ортогонально частотно мультиплексированных поднесущих 60 в нижней боковой полосе 62. Поднесущие с цифровой модуляцией передаются с пониженным уровнем мощности по сравнению с аналоговыми модулированными несущими для выполнения требования необходимого ослабления сигналов в канале. Поднесущие с цифровой модуляцией делятся на сегменты, и различные поднесущие определяют в качестве опорных поднесущих. Частотный сегмент представляет собой группу из 19 поднесущих МОЧРС, содержащую 18 поднесущих данных и одну опорную поднесущую.

Гибридный сигнал включает в себя аналоговый FM модулированный сигнал плюс первичные основные поднесущие с цифровой модуляцией. Поднесущие имеют равномерно распределенные частотные местоположения. Местоположения поднесущих пронумерованы от -546 до +546. В сигнале на фиг.2 поднесущие имеют местоположения от +356 до +546 и от -356 до -546. Этот сигнал обычно будет использоваться в начальной переходной фазе, предшествующей преобразованию в полностью цифровой сигнал.

Цифровой сигнал передается в первичных основных боковых полосах с обеих сторон от аналогового FM сигнала, как показано на фиг.2. Каждая первичная основная боковая полоса состоит из десяти частотных сегментов, которые распределены среди поднесущих от 356 до 545 или от -356 до -545. Поднесущие 546 и -546, которые также включают в себя первичные основные боковые полосы, являются дополнительными опорными поднесущими. Амплитуда каждой поднесущей может масштабироваться с помощью коэффициента масштабирования амплитуды.

На фиг.3 схематично представлен сигнал 70 расширенной гибридной FM СВПСК. Расширенный гибридный сигнал создают, добавляя первичные расширенные боковые полосы 72, 74 к первичным основным боковым полосам, существующим в гибридном сигнале. В зависимости от режима обслуживания один, два или четыре частотных сегмента могут добавляться к внутреннему краю каждой первичной основной боковой полосы.

Расширенный гибридный сигнал включает в себя аналоговый FM сигнал плюс первичные основные поднесущие с цифровой модуляцией (поднесущие от +356 до +546 и от -356 до -546) и некоторые или все первичные расширенные поднесущие (поднесущие от +280 до +355 и от -280 до -355). Этот сигнал будет обычно использоваться в начальной переходной фазе перед преобразованием в полностью цифровой сигнал.

Каждая первичная основная боковая полоса включает в себя десять частотных сегментов и дополнительную опорную поднесущую, охватывающие поднесущие от 356 до 546 или от -356 до -546. Верхние первичные расширенные боковые полосы включают в себя поднесущие от 337 до 355 (один частотный сегмент), от 318 до 355 (два частотных сегмента) или от 280 до 355 (четыре частотных сегмента). Нижние первичные расширенные боковые полосы включают в себя поднесущие от -337 до -355 (один частотный сегмент), от -318 до -355 (два частотных сегмента) или от -280 до -355 (четыре частотных сегмента). Амплитуда каждой поднесущей может масштабироваться с помощью коэффициента масштабирования амплитуды.

На фиг.4 схематично представлен полностью цифровой сигнал 80 FM СВПСК. Полностью цифровой сигнал создают, удаляя аналоговый сигнал, полностью расширяя ширину полосы первичных цифровых боковых полос 82, 84 и добавляя вторичные боковые полосы 86, 88 с низкой мощностью в спектре, освобожденном аналоговым сигналом. Полностью цифровой сигнал в показанном варианте осуществления включает в себя поднесущие с цифровой модуляцией в местоположениях поднесущей от -546 до +546 без аналогового FM сигнала.

В дополнение к десяти основным частотным сегментам все четыре расширенных частотных сегмента присутствуют в каждой первичной боковой полосе полностью цифрового сигнала. Каждая вторичная боковая полоса также имеет десять вторичных основных (SM) и четыре вторичных расширенных (SX) частотных сегмента. Однако в отличие от первичных боковых полос, вторичные основные частотные сегменты отображаются ближе к центру канала, тогда как расширенные частотные сегменты отображаются дальше от центра.

Каждая вторичная боковая полоса также содержит малую вторичную защищенную (SP) область 90, 92, включающую в себя 12 поднесущих МОЧРС и опорные поднесущие 279 и -279. Боковые полосы называют "защищенными", потому что они расположены в области спектра, который с наименьшей вероятностью подвергается влиянию помех от аналоговых или цифровых сигналов. Дополнительная опорная поднесущая помещается в центр канала (0). Упорядочивание частотных сегментов в области SP не применяется, так как область SP не содержит частотных сегментов.

Каждая вторичная основная боковая полоса охватывает поднесущие от 1 до 190 или от -1 до -190. Верхняя вторичная расширенная боковая полоса включает в себя поднесущие от 191 до 266, а верхняя вторичная защищенная боковая полоса включает в себя поднесущие от 267 до 278, плюс дополнительную опорную поднесущую 279. Нижняя вторичная расширенная боковая полоса включает в себя поднесущие от -191 до -266, а нижняя вторичная защищенная боковая полоса включает в себя поднесущие от -267 до -278, плюс дополнительную опорную поднесущую -279. Полный частотный диапазон всего полностью цифрового спектра равен 396 803 Гц. Амплитуда каждой поднесущей может масштабироваться с помощью коэффициента масштабирования амплитуды. Коэффициенты масштабирования амплитуды вторичной боковой полосы может выбирать пользователь. Любой из четырех может выбираться для применения к вторичным боковым полосам.

На фиг.5 показана функциональная структурная схема уровней 100 протоколов обработки сигналов передатчика для использования в системе цифрового аудиорадиовещания. Фиг.5 показывает, как управляющие и информационные сигналы передаются через различные уровни стека протоколов для генерации сигнала СВПСК на стороне радиовещательной станции.

Система может использоваться для обеспечения различных служб, которые включают в себя службу идентификации станции (СИС, SIS) и службу вспомогательных приложений (СВП, AAS), как показано с помощью блоков 102 и 104.

СИС обеспечивает необходимую управляющую и идентифицирующую информацию, которая косвенно помогает пользователю в поиске и выборе цифровых радиостанций, и обеспечивает услуги по их поддержке. СИС принимает вводимую информацию от всех других приложений так, чтобы их состояние могло передаваться по первичному логическому каналу службы передачи данных СВПСК (ПЛКСПД, PIDS) и/или вторичному логическому каналу L1 службы передачи данных СВПСК (ВЛКСПД, SIDS). СВП предоставляет возможность фактически неограниченному количеству пользовательских и специализированных цифровых приложений работать одновременно. Вспомогательные приложения могут добавляться в любое время в будущем.

Интерфейс 106 службы передачи данных принимает сигналы СИС и СВП, как показано стрелками 108 и 110. Приложение 112 основной программы также подает сигнал данных службы основной программы (MPS) на интерфейс 106, как показано стрелкой 114. Интерфейс службы передачи данных выводит данные на канальный мультиплексор 116, который формирует кадры передачи, как показано стрелкой 118, для использования системой 120 РЧ/передачи, также упоминаемой как уровень 1 (L1) стека протоколов.

Системы AM и FM совместно используют общий системный стек протоколов, но они отличаются прежде всего по физической разработке уровня 1 (L1). Верхние уровни являются общими для систем FM и AM.

Служба основной программы сохраняет существующие форматы аналоговых радиопрограмм в аналоговых и в цифровых передачах. Кроме того, служба основной программы может включать в себя цифровые данные, которые непосредственно коррелируют с аудиопрограммой.

Система управления управляет передачей и обработкой потоков данных от прикладных кодеров. В последующем описании показано, как информация и данные перемещаются в пределах стека протокола со стороны приемника и радиовещательной станции.

К услугам стека протоколов обращаются через точки доступа к службе (ТДС, SAP). Информация, которой обмениваются в ТДС, упоминается как блок данных службы, или БДС (SDU). ТДС - это точка сходимости, которая определяется обслуживающим уровнем, причем БДС обмениваются между поставщиком и пользователями услуг вещания.

Блоками данных протокола (БДП, PDU) обмениваются между равноправными уровнями (например, от уровня n передающей стороны к уровню n принимающей стороны). БДС для равноправных уровней не обязательно идентичны. Однако как передаваемые, так и принимаемые БДС для того же самого уровня должны сохранять часть БДП, которая содержится в БДС.

Как показано на фиг.5, основной целью любого уровня n стека протоколов является доставка БДП, обеспеченных уровнем n+1 передатчика, к равноправному уровню n+1 в системе приемника. Полезная нагрузка БДП уровня n+1 состоит из управляющей информации протокола (УИП, PCI) уровня n+1 и БДП верхнего уровня (уровня n+2).

Дополнительно для понимания этой концепции следует рассмотреть поток информации от уровня n+1 к уровню n на передающей стороне. БДП уровня n+1 должны упаковываться, как определено службой уровня n. Этот пакет называется блоком данных службы, или БДС. БДС уровня n включает в себя БДП уровня n+1 плюс управляющую информацию БДС (УИБ, SCI) уровня n. Уровень n+1 создает БДС уровня n и посылает его на уровень n через точку доступа к службе уровня n.

Когда уровень n принимает БДС, он принимает БДП уровня n+1 и свою собственную управляющую информацию протокола (УИП), которая может включать в себя информацию, принятую в УИБ, и создает БДП уровня n. Затем БДП уровня n направляется на равноправный уровень в принимающей системе, где процесс по существу является обратным, поскольку информация продвигается вверх по уровням протоколов. Следовательно, каждый уровень извлекает равноправные БДП и направляет остающуюся информацию на следующий уровень в форме БДС.

На фиг.6 сигнал, вводимый в точку 254 доступа к службе передатчика, обрабатывается, как показано в блоке 256, для создания блока данных службы уровня n+1 в линии 258. Блок данных службы уровня n+1 принимается в точке 260 доступа к службе уровня n и дополнительно обрабатывается, как показано с помощью блока 262, для формирования блоков данных протокола уровня n, как показано линией 264. Блоки данных протокола уровня n передатчика передаются в приемник и обрабатываются, как показано в блоке 266, для формирования блоков данных службы уровня n приемника, которые принимаются точкой 268 доступа к службе уровня n приемника и доставляются в протокол уровня n+1 приемника, как показано линией 270. Этот протокол уровня n+1 приемника обрабатывает блоки данных службы уровня n приемника, как показано блоком 272, и посылает результирующие сигналы блока данных службы уровня n+1 приемника в точку 274 доступа к службе.

На фиг.7 показана функциональная структурная схема части передатчика, которая показывает компоненты, реализующие уровень 1 обработки сигналов, которые включают в себя скремблер 300, канальный кодер 302, перемежитель 304, блок 306 отображения МОЧРС, блок 308 генерации сигналов МОЧРС, подсистему 310 передачи и блок 312 обработки сигналов управления системой. Блок 312 обработки сигналов управления системой передатчика принимает сигналы управления системой в линии 314. Аналоговый аудиосигнал и несущие SCA доставляются в подсистему передачи по линии 316. Выходной сигнал подсистемы РЧ передачи затем усиливается с помощью усилителя и схемы 318 согласования и подается в антенну 320 для радиопередачи.

На фиг.8 представлена функциональная структурная схема системы ЦРВ, которая включает в себя передатчик 170 и приемник 172. Передатчик включает в себя входы 174 и 176 для приема аудиосигнала и сигналов данных в линиях 178 и 180. Прикладные кодеры 182 преобразуют аудиосигнал и сигналы данных в аудиосигналы службы основной программы (ЗССОП, MPSA) в линии 184 и интегрированные сигналы службы передачи данных в линии 186. Эти сигналы обрабатываются с помощью подсистемы 188 транспортировки и мультиплексирования. Модем 190 преобразует кадры передачи в выходные кадры в линии 192, которые могут усиливаться и передаваться через антенну 193 с использованием, например, одного из сигналов, показанных на фиг. 2, 3 или 4.

Приемник 172 может включать в себя антенну 194 и обычные входные схемы 195, которые принимают переданный сигнал и создают принятые модемные кадры в линии 196. Модем 197 преобразует принятые модемные кадры в кадры передачи в форме пакетов в линии 198. Блок 200 транспортировки и демультиплексирования, который включает в себя демультиплексор каналов и средство транспортировки интегрированного сигнала службы передачи данных, преобразует кадры передачи в аудиосигнал службы основной программы в линии 202 и интегрированный сигнал службы передачи данных в линии 204. Прикладные декодеры 206 преобразуют эти сигналы в выходные аудиосигналы и выходные сигналы данных в линиях 208 и 210.

На фиг.9 показана функциональная структурная схема обработки данных модема / физического уровня 1 для передатчика. Аудиосигналы и данные передаются от более высоких уровней протоколов на физический уровень (уровень 1), который определяет функции модема, через множество точек 322 доступа к службе (ТДС) уровня 1.

ТДС L1 определяют интерфейс между уровнем 2 и уровнем 1 системного стека протоколов. Уровень 2 обеспечивает множество логических каналов, определяемых как P1 - P3, ПЛКСПД, S1 - S5 и ВЛКСПД. Передатчик может работать в разных режимах обслуживания. Каждый канал входит на уровень 1 в дискретных кадрах передачи с уникальным размером и скоростью, которые определяются режимом обслуживания. Кадры передачи, которые переносят информацию от уровня 2, упоминаются как БДС L1.

Концепция логических каналов и их функционирования является центральной для транспортировки и передачи данных через систему СВПСК. Логический канал представляет собой путь сигнала, который передает БДС уровня 1 через уровень 1 с указанным уровнем обслуживания. Подчеркивания на обозначениях логических каналов указывают, что данные в логическом канале форматированы как вектор.

Скремблирование рандомизирует цифровые данные в каждом логическом канале для «отбеливания» и ослабления периодичности сигнала, когда сигнал демодулируется в обычном аналоговом FM демодуляторе. Биты в каждом логическом канале скремблируются, для рандомизации данных во временной области и обеспечения синхронизации приемника. Входной информацией для скремблеров являются активные логические каналы от ТДС L1, выбранные режимом обслуживания. Выходной информацией скремблеров являются кадры передачи из скремблированных битов для каждого из активных логических каналов. Скремблер генерирует псевдослучайный код, который суммируется по модулю 2 с входными векторами данных. Генератор кода представляет собой линейный сдвиговый регистр с обратной связью.

Канальное кодирование включает в себя функции скремблирования, канального кодирования и перемежения, показанные на фиг. 10. Каждый логический канал скремблируется и кодируется отдельно и параллельно. Все параллельные скремблеры идентичны, но работают с различными скоростями, в зависимости от активного режима обслуживания. Каждый скремблер генерирует скремблирующую последовательность максимальной длины, используя линейный сдвиговый регистр с обратной связью с примитивным многочленом. Конкретный бит скремблированного кадра передачи генерируется сложением по модулю 2 соответствующего входного бита с соответствующим битом скремблирующей последовательности.

На фиг.10 представлена функциональная структурная схема блока 306 отображения совокупности сигналов. Блок отображения 346 совокупности сигналов принимает сигналы от множества перемежителей и формирует сигналы, которые масштабируются блоком 348 масштабирования и отображаются на поднесущие МОЧРС блоком 350 отображения на поднесущие МОЧРС. Перемежение применяется к логическим каналам в подсистеме РЧ / передачи. Перемежение содержит шесть параллельных процессов перемежения (ПП),обозначенных PM, PX, SM, SX, SP и SB. ПП может содержать один или более перемежителей и, в некоторых случаях, мультиплексор кадров передачи. Режим обслуживания определяет, какие входы и ПП активны в любое заданное время. Кроме того, для тех режимов обслуживания, когда активен логический канал P3, служебный бит P3IS, полученный от уровня L2, определяет, используется ли перемежитель с большой глубиной перемежения или с малой глубиной перемежения (длинный или короткий перемежитель). Множеством входов для перемежения являются канально-кодированные кадры передачи из первичных логических каналов P1 - P3 и ПЛКСПД, и из вторичных логических каналов S1 - S5 и ВЛКСПД. Выходными данными перемежителя являются матрицы.

В режимах обслуживания MP2-MP5 и MP7 логический канал P3 может использовать малую или большую глубину перемежения (отрезок времени). Перемежитель с большой глубиной перемежения более устойчив, чем перемежитель с малой глубиной перемежения. Однако перемежитель с большой глубиной перемежения (приблизительно 1,48 секунды) приводит к длительному времени декодирования, что влияет на время настройки приемника, прежде чем можно будет услышать звуковой сигнал. Это длительное время настройки недопустимо в некоторых случаях, поэтому используют перемежитель с малой глубиной перемежения.

Перемежители с большой глубиной перемежения и с малой глубиной перемежения являются относительными терминами, которые относятся к длине МДП. Перемежитель с малой глубиной перемежения инкапсулирует определенное количество битов сигнала БДП, в то время как перемежитель с большой глубиной перемежения может инкапсулировать биты из нескольких последовательных БДП. Глубина перемежения является параметром. Существует соотношение между надежностью и задержкой доступа к содержимому. Если для конкретного пользователя для конкретного случая в данное время задержка считается более важным фактором, то может выбираться перемежитель с малой глубиной перемежения, что приводит к ограниченной надежности. Если в данное время и для данного содержимого надежность рассматривается в качестве более важного фактора, то может выбираться перемежитель с большой глубиной перемежения.

Как показано на фиг.9, канал управления системой (КУС, SCCH) обходит канальное кодирование. Под управлением верхних уровней блок обработки сигналов управления системой собирает и дифференцированно кодирует последовательность битов (последовательность данных управления системой), предназначенную для каждой опорной поднесущей. В одном из примеров существует до 61 опорных поднесущих, пронумерованных от 0 до 60, распределенных по всему спектру МОЧРС. Количество опорных поднесущих, передаваемых в данном сигнале, зависит от режима обслуживания. Однако в данном примере блок обработки сигналов управления системой всегда выводит все 61 последовательности данных управления системой, независимо от режима обслуживания.

Блок отображения на поднесущие МОЧРС назначает сегменты перемежителя частотным сегментам. Для каждой активной матрицы перемежителя блок отображения на поднесущие МОЧРС назначает строку битов каждого сегмента перемежителя соответствующему ему частотному сегменту в комплексном выходном векторе X. Кроме того, биты последовательности данных управления системой из строки матрицы R, матрицы последовательностей данных управления системой, отображаются на активные местоположения опорной поднесущей в X. Режим обслуживания определяет, какие матрицы перемежителя и какие элементы R являются активными. Фиг. 10 показывает входы, выход и функции компонентов блока отображения на поднесущие МОЧРС.

Входной информацией для блока отображения на поднесущие МОЧРС для каждого символа является строка битов из каждой активной матрицы перемежителя и строка битов из R, матрицы последовательностей данных управления системой. Выходная информация для блока отображения на поднесущие МОЧРС для каждого символа МОЧРС может быть одним комплексным вектором X, имеющим длину 1093.

Матрицы перемежителя, переносящие пользовательские аудиосигналы и данные (PM, PX1... SB), отображаются на точки совокупности QPSK и на определенные поднесущие. Матрица R отображается на точки совокупности BPSK и опорные поднесущие. Эти вектора затем масштабируются по амплитуде и отображаются на назначенные им поднесущие МОЧРС. Этот процесс приводит к созданию вектора X из векторов, которые выдаются на функциональный блок генерации сигнала МОЧРС.

Блок генерации сигнала МОЧРС принимает комплексные символы МОЧРС в частотной области от блока отображения на поднесущие МОЧРС и выводит импульсы во временной области, представляющие цифровую часть сигнала FM СВПСК.

Входной информацией для блока генерации сигнала МОЧРС для n-ного символа является комплексный вектор Xn, имеющий длину L, который представляет комплексные значения совокупности для каждой поднесущей МОЧРС в n символе МОЧРС. Для удобства записи выходной сигнал описанного выше блока отображения поднесущей МОЧРС не использует индекс n. Вместо этого на него ссылаются как на вектор X, представляющий один символ МОЧРС. В последующем описании индекс добавляется к X из-за важности n для блока генерации сигнала МОЧРС. Символ МОЧРС преобразуется во временную область с помощью дискретного преобразования Фурье и формируется для создания одного символа y_n(t) во временной области. Выходной сигнал блока генерации сигнала МОЧРС является комплексным импульсом y_n(t) базовой полосы во временной полосе, который представляет цифровую часть FM сигнал СВПСК для n символа МОЧРС.

Импульсы y_n(t) конкатенируются для форми