Способ и устройство для перемежения битов сигналов в системе цифрового звукового радиовещания

Способ и устройство для перемежения битов сигналов в системе цифрового звукового радиовещания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к цифровому звуковому радиовещанию (DAB) "в полосе канала" (IBOC) и, более конкретно, к способам и устройству для перемежения сигнальных битов в DAB системе.

Уровень техники

Системы IBOC DAB проектируются так, чтобы обеспечить возможность плавного перехода от современного радиовещания с аналоговой амплитудной модуляцией (АМ, AM) и частотной модуляцией (ЧМ, FM) к полностью цифровой системе радиовещания "в полосе канала". Указанные системы могут оказывать услуги по передаче цифровых аудиоданных и данных мобильным, переносным и стационарным приемникам от наземных передатчиков в существующих радиодиапазонах средних (СЧ, MF) и очень высоких частот (ОВЧ, VHF). Радиовещательные передатчики могут продолжать передавать аналоговые АМ и ЧМ сигналы одновременно с новыми более устойчивыми сигналами более высокого качества, позволяющими выполнять преобразование из аналогового в цифровые радиосигналы, поддерживая при этом текущие распределения частот.

Цифровое звуковое радиовещание (DAB) может обеспечить передачу высококачественного цифрового звукового сигнала, превосходящего по качеству существующие форматы аналогового радиовещания. Как АМ, так и ЧМ DAB сигналы "в полосе канала" могут передаваться как в гибридном формате, в котором сигналы с цифровой модуляцией сосуществуют с текущим радиовещательным аналоговым сигналом, так и в полностью цифровом формате, где аналоговый сигнал исключен. Система IBOC DAB не требует нового спектрального распределения, поскольку каждый IBOC DAB сигнал передается в пределах спектральной маски существующего распределения АМ и ЧМ каналов. Радиовещание IBOC DAB способствует экономии спектра, позволяя при этом обеспечивать передачу звука цифрового качества текущей аудитории слушателей радиовещательными передатчиками.

Одна из АМ IBOC DAB систем, описанная в патенте США № 5588022, представляет способ для одновременного радиовещания с использованием аналоговых и цифровых сигналов в стандартном канале АМ радиовещания. Используя указанный подход, передается амплитудно-модулированный радиочастотный сигнал, имеющий первый частотный спектр. Амплитудно-модулированный радиочастотный сигнал имеет первую несущую, модулированную аналоговым сигналом программы. Одновременно, множество модулированных в цифровой форме несущих сигналов передаются в ширине полосы, которая охватывает первый частотный спектр. Каждый модулированный в цифровой форме несущий сигнал модулируется частью цифрового программного сигнала. Первая группа модулированных в цифровой форме несущих сигналов располагается в пределах первого частотного спектра и модулируется в квадратуре с первым несущим сигналом. Вторая и третья группы модулированных в цифровой форме несущих сигналов располагаются в верхней и нижней боковых полосах за пределами первого частотного спектра и модулируются как синфазно, так и в квадратуре с первым несущим сигналом. Многочисленные несущие для переноса передаваемой информации используют мультиплексирование с частотным разделением ортогональных каналов (OFDM).

Частотно-модулированные IBOC DAB системы были предметом нескольких патентов США, включая патенты № 6510175; 6108810; 5949796; 5465396; 5315583; 5278844 и 5278826. В совместимой системе ЧМ цифрового звукового радиовещания закодированная в цифровой форме звуковая информация передается одновременно с существующим ЧМ каналом аналогового сигнала. Преимущества цифровой передачи для звука включают лучшее качество сигнала с меньшим шумом и более широким динамическим диапазоном по сравнению с существующими ЧМ радиоканалами. Изначально должен был использоваться гибридный формат, позволяя существующим приемникам продолжать принимать аналоговый ЧМ сигнал, вместе с тем, позволяя новым IBOC DAB приемникам декодировать цифровой сигнал. Когда-нибудь в будущем, когда IBOC DAB приемники будут распространены, радиовещательные передатчики могут сделать выбор в пользу передачи полностью цифрового формата. Гибридное IBOC DAB радиовещание может обеспечить цифровой стереозвук CD-качества (плюс данные), при этом одновременно передавая существующий ЧМ сигнал. Полностью цифровое IBOC DAB радиовещание может обеспечить виртуальный стереозвук CD-качества с каналом данных.

Одна из предложенных ЧМ IBOC DAB систем использует сигнал, который имеет поднесущие мультиплексирования с частотным разделением ортогональных каналов (OFDM) в диапазоне, отстоящем приблизительно на 129 кГц - 199 кГц от ЧМ центральной частоты, как выше, так и ниже спектра, занятого аналогово модулированной главной ЧМ несущей. Версия IBOC, приведенная в патенте США №6430227, допускает такой случай, когда поднесущие начинаются почти через 100 кГц от центральной частоты. Ширина полосы существующего аналогового ЧМ сигнала значительно меньше, чем ширина полосы, занятая OFDM поднесущими.

OFDM сигналы имеют множество ортогонально разнесенных несущих, модулированных на общепринятой частоте символов. Частотное разнесение для символов импульсов (например, BPSK - двухпозиционная фазовая манипуляция, QPSK - квадратурная фазовая манипуляция, 8PSK - фазовая манипуляция с восьмеричными сигналами или QAM - квадратурная амплитудная модуляция) равно частоте символов. Для IBOC передачи ЧМ DAB сигналов избыточные наборы OFDM поднесущих располагаются в верхней боковой полосе (USB) и нижней боковой полосе (LSB) на любой стороне сосуществующей аналоговой ЧМ несущей. Мощность DAB поднесущей устанавливается приблизительно на -25 дБ относительно ЧМ сигнала. Уровень и спектральное заполнение DAB сигнала устанавливается до предельных помех его главной ЧМ несущей, обеспечивая при этом адекватное отношение сигнал/шум (SNR) для DAB поднесущих. Некоторые из поднесущих могут быть зарезервированы в качестве опорных поднесущих для передачи сигналов управления к приемникам.

Одна из особенностей систем цифровой передачи заключается в неотъемлемой способности одновременно передавать и оцифрованный звук, и данные. Цифровая звуковая информация часто сжимается для передачи по каналу с ограниченной полосой. Например, можно сжимать цифровую информацию источника из стерео компакт диска приблизительно от 1,5 мегабит/с до 96 килобит/с, при этом поддерживая качество виртуального CD звука для ЧМ IBOC DAB радиовещания. Дополнительное сжатие до 48 килобит/с и ниже также может предложить хорошее качество стереозвука, что подходит для АМ DAB системы или канала подстройки, а также резервного канала с низким временем ожидания для ЧМ DAB системы. Различные услуги по передаче данных могут осуществляться, используя составной DAB сигнал. Например, множество каналов данных может передаваться в составном DAB сигнале.

Заявка на патент США № 09/382716, зарегистрированная 24 августа 1999 г. и озаглавленная: "Method And Apparatus For Transmission And Reception Of Compressed Audio Frames With Prioritized Messages For Digital Audio Broadcasting" (опубликованная заявка PCT № WO 0115358), раскрывает способ и устройство для компоновки кадров модема для передачи в IBOC DAB системах и включена здесь ссылкой.

Настоящее изобретение обеспечивает способы и устройство для перемежения битов цифровой информации в IBOC DAB системе.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает способ для перемежения битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: записи множества битов цифрового сигнала в матрицу; и считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации.

Число битов в матрице может быть равно числу битов в кадре передачи цифрового сигнала. Биты в матрице располагаются во множестве секторов, и каждый из секторов может иметь множество блоков.

Каждый из секторов может содержать группу битов логического канала, и биты логических каналов могут скремблироваться.

Изобретение также обеспечивает способ радиопередачи цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: приема множества битов передаваемого цифрового сигнала; записи битов в матрицу; считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации; отображения битов на множество несущих сигналов; и передачи несущих сигналов.

Биты могут быть закодированы канальным кодированием перед шагом записи битов цифрового сигнала в матрицу. Биты также могут скремблироваться перед шагом записи битов цифрового сигнала в матрицу.

В другом аспекте изобретение обеспечивает устройство для перемежения битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, устройство, содержащее: средство для приема множества битов передаваемого цифрового сигнала; средство для записи битов в матрицу; и средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации.

Изобретение также обеспечивает устройство для радиопередачи цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, устройство, содержащее: средство для приема множества битов передаваемого цифрового сигнала; средство для записи битов цифрового сигнала в матрицу; средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации; средство для отображения битов на множество несущих сигналов; и средство для передачи несущих сигналов.

В другом аспекте изобретение обеспечивает способ для обращенного перемежения принятых битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: записи множества принятых битов цифрового сигнала в матрицу; считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, один из шагов записи и считывания выполняется по непоследовательной схеме адресации.

Изобретение также обеспечивает способ приема цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, способ, содержащий шаги: приема множества битов цифрового сигнала; записи битов в матрицу; считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации; и использование считанных битов для генерации выходного сигнала.

Изобретение также обеспечивает устройство для обращенного перемежения битов цифрового сигнала, представляющего данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, устройство, содержащее: средство для приема множества битов цифрового сигнала; средство для записи битов в матрицу; средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации.

В другом аспекте изобретение обеспечивает устройство для приема цифровой информации, представляющей данные и/или аудиоданные в системе цифрового звукового радиовещания, устройство, содержащее: средство для приема множества битов цифрового сигнала; средство для записи битов цифрового сигнала в матрицу; средство для считывания битов из матрицы, в котором, по меньшей мере, одно из средств записи и считывания работает по непоследовательной схеме адресации; и средство для использования считанных битов для генерации выходного сигнала.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 - функциональная блок-схема передатчика для использования в системе цифрового звукового радиовещания,

фиг.2 - схематическое представление гибридной ЧМ IBOC формы сигнала,

фиг.3 - схематическое представление расширенной гибридной ЧМ IBOC формы сигнала,

фиг.4 - схематическое представление полностью цифровой ЧМ IBOC формы сигнала,

фиг.5 - схематическое представление сектора поднесущих в DAB форме сигнала,

фиг.6 - другое схематическое представление сектора поднесущих в DAB форме сигнала,

фиг.7 - схематическое представление опорных поднесущих в нижней боковой полосе DAB формы сигнала,

фиг.8 - схематическое представление опорных поднесущих в верхней боковой полосе DAB формы сигнала,

фиг.9 - функциональная блок-схема стека протоколов, используемого в передатчике в системе цифрового звукового радиовещания,

фиг.10 - функциональная блок-схема модема/физического уровня стека протоколов, используемого в передатчике в системе цифрового звукового радиовещания,

фиг.11 - схематическое представление интерфейса между уровнями стека протоколов, используемого в передатчике в системе цифрового звукового радиовещания,

фиг.12 - схематическое представление кадра модема в DAB сигнале,

фиг.13 - схематическое представление различных кадров модема в DAB сигнале,

фиг.14, 15, 16, 17 - схематические представления вторичных поднесущих в полностью цифровом DAB сигнале,

фиг.18 - функциональная блок-схема скремблера,

фиг.19 - принципиальная схема скремблера,

фиг.20 - функциональная блок-схема кодера,

фиг.21 - функциональная блок-схема скремблера,

фиг.22 - схематическое представление матрицы перемежителя,

фиг.23 - функциональная блок-схема перемежителя, сконструированного согласно настоящему изобретению,

фиг.24 - принципиальная схема дифференциального кодера,

фиг.25 - функциональная блок-схема устройства отображения группы сигналов,

фиг.26 - функциональная блок-схема генератора OFDM сигналов,

фиг.27 - функциональная блок-схема преобразователя сигналов,

фиг.28 - функциональная блок-схема DAB модулятора.

Подробное описание изобретения

Фиг.1 изображает функциональную блок-схему передатчика 10 для использования в системе цифрового звукового радиовещания. Передатчик имеет вход 12 для приема звукового сигнала службы главной программы, вход 14 для приема данных службы идентификации станции и вход 16 для приема данных службы главной программы, данных службы дополнительной программы и данных службы вспомогательной прикладной программы. Для гибридного DAB радиовещания аналоговая версия звукового сигнала службы главной программы задерживается, как показано блоком 18, производя задержанный аналоговый звуковой сигнал на линии 20. Звуковая подсистема 22 кодирует и сжимает звуковой сигнал службы главной программы, производя закодированный сжатый цифровой сигнал на линии 24. Мультиплексная подсистема 26 обслуживания и пересылки принимает закодированный сжатый цифровой сигнал, данные службы идентификации станции, данные службы главной программы, данные службы дополнительной программы и данные службы вспомогательной прикладной программы, и подвергает указанные сигналы различным видам обработки сигнала переноса, как обсуждается ниже и представлено на фиг.1 в блоках 28, 30 и 32. Результирующие сигналы мультиплексируются мультиплексором 34 обслуживания и посылаются в подсистему 36 РЧ передачи. Цифровой сигнал на линии 38 подвергается канальному кодированию, как показано в блоке 42, а результирующий закодированный сигнал на линии 42 модулируется наряду с аналоговым звуковым сигналом, что иллюстрируется блоком 44. Затем результирующий сигнал может усиливаться и передаваться антенной 46, по меньшей мере, к одному из множества IBOC DAB приемников 48.

Для снижения скорости передачи в битах дискретизированного звукового сигнала и обработки полосового сигнала, а также для повышения устойчивости сигнала в канале передачи в системе применяется кодирование. Это позволяет передавать звуковой сигнал высокого качества плюс вспомогательные данные в сегментах полосы и при низких уровнях [мощности], которые не являются помехой для существующих аналоговых сигналов.

IBOC DAB сигналы могут передаваться в гибридном формате, включающем аналоговую модулированную несущую в комбинации с модулированными в цифровой форме несущими, или в полностью цифровом формате, в котором аналоговая модулированная несущая не используется.

Задержка разнесения обеспечивает фиксированную временную задержку в одном или двух каналах, несущих одинаковую информацию, чтобы предотвратить ослабление нестационарного канала, такое как затухание или импульсный шум.

Фиг.2 изображает схематическое представление гибридной ЧМ IBOC формы сигнала 50. Форма сигнала содержит аналоговый модулированный сигнал 52, расположенный в центре канала 54 радиосвязи, первое множество равномерно разнесенных поднесущих 56, мультиплексированных с частотным разделением ортогональных каналов, в верхней боковой полосе 58, и второе множество равномерно разнесенных поднесущих 60, мультиплексированных с частотным разделением ортогональных каналов, в нижней боковой полосе 62. Модулированные в цифровой форме поднесущие передаются на более низком уровне мощности, чем аналоговый модулированный несущий сигнал, чтобы соответствовать требуемым маскам сигнала канала. Модулированные в цифровой форме поднесущие делятся на сектора, и различные поднесущие обозначаются как опорные поднесущие. Частотный сектор представляет собой группу из 19 OFDM поднесущих, содержащих 18 поднесущих данных и одну опорную поднесущую.

Гибридная форма сигнала содержит аналоговый ЧМ-модулированный сигнал плюс модулированные в цифровой форме первичные главные поднесущие. Поднесущие расположены равномерно в разнесенных частотных местоположениях. Местоположения поднесущих нумеруются от -546 до +546. В форме сигнала фиг.2 поднесущие находятся в местоположениях от +356 до +546 и от -356 до -546. Такая форма сигнала обычно используется во время начальной переходной фазы, предшествующей преобразованию в полностью цифровую форму сигнала.

Цифровой сигнал передается в первичных главных боковых полосах на любой стороне аналогового ЧМ сигнала, как показано на фиг.2. Каждая главная боковая полоса состоит из десяти частотных секторов, которые распределены между поднесущими с 356 по 545 или с -356 по -545. Поднесущие 546 и -546 также содержатся в первичных главных боковых полосах. Амплитуда каждой поднесущей может масштабироваться амплитудным масштабным коэффициентом.

В гибридной форме сигнала цифровой сигнал передается в первичных главных (PM) боковых полосах на любой стороне аналогового ЧМ сигнала, как показано на фиг.2. Каждая PM боковая полоса состоит из десяти частотных секторов, которые распределены между поднесущими с 356 по 545 или с -356 по -545. Поднесущие 546 и -546, также содержащиеся в PM боковых полосах, являются дополнительными опорными поднесущими. Амплитуда каждой поднесущей масштабируется амплитудным масштабным коэффициентом.

Фиг.3 изображает схематическое представление расширенной гибридной ЧМ IBOC формы сигнала 70. Расширенная гибридная форма сигнала создается путем прибавления первичных расширенных боковых полос 73, 74 к первичным главным боковым полосам, присутствующим в гибридной форме сигнала. В зависимости от сервисного режима к внутреннему краю каждой первичной главной боковой полосы могут быть добавлены один, два или четыре частотных сектора.

Расширенная гибридная форма сигнала содержит аналоговый ЧМ сигнал плюс модулированные в цифровой форме первичные главные поднесущие (поднесущие +356 до +546 и от -356 до -546), а также некоторые или все первичные расширенные поднесущие (поднесущие от +280 до +355 и от -280 до -355). Такая форма сигнала обычно используется во время начальной переходной фазы, предшествующей преобразованию в полностью цифровую форму сигнала.

Каждая первичная главная боковая полоса содержит десять частотных секторов и дополнительную опорную поднесущую, охватывающую поднесущие с 356 по 546 или с -356 по -546. Верхние первичные расширенные боковые полосы содержат поднесущие с 337 по 355 (один частотный сектор), с 318 по 355 (два частотных сектора) или с 280 по 355 (четыре частотных сектора). Нижние первичные расширенные боковые полосы содержат поднесущие с -337 по -355 (один частотный сектор) , с -318 по -355 (два частотных сектора) или с -280 по -355 (четыре частотных сектора). Амплитуда каждой поднесущей может масштабироваться амплитудным масштабным коэффициентом.

Фиг.4 изображает схематическое представление полностью цифровой ЧМ IBOC формы сигнала 80. Полностью цифровая форма сигнала конструируется путем отключения аналогового сигнала, полного расширения полосы первичных цифровых боковых полос 82, 84 и добавления вторичных боковых полос 86, 88 низкой мощности в спектр, освобожденный от аналогового сигнала. В иллюстрируемом варианте воплощения полностью цифровая форма сигнала содержит модулированные в цифровой форме поднесущие в местоположениях поднесущих от -546 до +546, без аналогового ЧМ сигнала.

В дополнение к десяти главным частотным секторам все четыре расширенных частотных сектора присутствуют в каждой первичной боковой полосе полностью цифровой формы сигнала. Каждая вторичная боковая полоса также имеет десять вторичных главных (SM) и четыре вторичных расширенных (SX) частотных сектора. Однако в отличие от первичных боковых полос вторичные главные частотные сектора отображаются ближе к центру канала, а расширенные частотные сектора отображаются дальше от центра.

Каждая вторичная боковая полоса поддерживает небольшую вторичную защищенную (SP) область 90, 92, содержащую 12 OFDM поднесущих и опорные поднесущие 279 и -279. Боковые полосы называются "защищенными", поскольку они расположены в области спектра, наименее вероятно подверженной аналоговым или цифровым помехам. Дополнительная опорная поднесущая расположена в центре канала (0). Частотный сектор, соответствующий SP области, не применяется, так как SP область не содержит частотных секторов.

Каждая вторичная главная боковая полоса перекрывает поднесущие с 1 по 190 или с -1 по -190. Верхняя вторичная расширенная боковая полоса содержит поднесущие с 191 по 266, а верхняя вторичная защищенная боковая полоса содержит поднесущие с 267 по 278 плюс дополнительную опорную поднесущую 279. Нижняя вторичная расширенная боковая полоса содержит поднесущие с -191 по -266, а нижняя вторичная защищенная боковая полоса содержит поднесущие с -267 по -278 плюс дополнительную опорную поднесущую -279. Полный частотный диапазон всего полностью цифрового спектра составляет 396803 Гц. Амплитуда каждой поднесущей может масштабироваться амплитудным масштабным коэффициентом. Амплитудный масштабный коэффициент вторичных боковых полос может выбираться пользователем. Любой один из четырех может быть выбран для применения к вторичным боковым полосам.

Различные формы DAB сигнала обеспечивают гибкое средство перехода к системе цифрового радиовещания за счет обеспечения трех форм сигнала новых типов: гибридный, расширенный гибридный и полностью цифровой. Гибридный и расширенный гибридный типы сохраняют аналоговый ЧМ сигнал, тогда как полностью цифровой тип не сохраняет. Все три типа формы сигнала согласуются с текущей выделенной маской спектральных излучений.

Цифровой сигнал модулируется с использованием мультиплексирования с частотным разделением ортогональных каналов (OFDM). OFDM представляет собой параллельную схему модуляции, в которой поток данных модулирует большое число ортогональных поднесущих, передающихся одновременно. OFDM является неотъемлемо гибкой схемой, легко позволяющей обеспечить отображение логических каналов на различные группы поднесущих.

В гибридной форме сигнала цифровой сигнал передается в первичных главных (PM) боковых полосах на любой стороне аналогового ЧМ сигнала в гибридной форме сигнала. Уровень мощности каждой боковой полосы значительно ниже полной мощности аналогового ЧМ сигнала. Аналоговый сигнал может быть монофоническим или стереофоническим, и может включать каналы санкционирования вспомогательных коммуникаций (SCA).

В расширенной гибридной форме сигнала ширина полосы гибридных боковых полос может расширяться по направлению к аналоговому ЧМ сигналу, увеличивая пропускную способность цифровой передачи. Указанный дополнительный спектр, помещенный во внутренний край каждой первичной главной боковой полосы, называется первичной расширенной (PX) боковой полосой.

При полностью цифровой форме сигнала аналоговый сигнал удаляется, и ширина полосы первичных цифровых боковых полос полностью расширяется, как в расширенной гибридной форме сигнала. Кроме того, такая форма сигнала позволяет передавать вторичные боковые полосы низкой мощности в спектр, освобожденный от аналогового ЧМ сигнала.

OFDM поднесущие компонуются в частотные сектора. Каждый частотный сектор состоит из восемнадцати поднесущих данных и одной опорной поднесущей, как показано на фиг.5 (порядок размещения А) и фиг.6 (порядок размещения B). Положение опорной поднесущей (порядок размещения А или B) варьируется с местоположением частотного сектора в спектре.

Кроме опорных поднесущих, постоянно находящихся в каждом частотном секторе, в зависимости от сервисного режима, в спектр включается до пяти дополнительных опорных поднесущих с номерами поднесущих -546, -279, 0, 279 и 546. Полным эффектом является регулярное распределение опорных поднесущих по спектру. Для удобства обозначений каждой опорной поднесущей присваивается уникальный идентификационный номер между 0 и 60. Все опорные поднесущие нижних боковых полос показаны на фиг.7. Все опорные поднесущие верхних боковых полос показаны на фиг.8. Фигуры показывают зависимость между номерами опорных поднесущих и номерами OFDM поднесущих.

Каждый спектр, показанный на чертежах, имеет номера поднесущих и центральную частоту некоторых ключевых OFDM поднесущих. Центральная частота поднесущей вычисляется путем умножения номера поднесущей на разнесение OFDM поднесущих, Δf. Центр поднесущей 0 расположен на частоте 0 Гц. В этом контексте центральная частота является относительной к радиочастотному (RF, РЧ) выделенному каналу.

Фиг.9 изображает функциональную блок-схему уровней 100 протоколов обработки сигналов передатчика для использования в системе цифрового звукового радиовещания. Фиг.9 иллюстрирует, как сигналы управления и сигналы информации проходят через различные уровни стека протоколов для генерации сигнала на стороне радиовещательного передатчика.

Система может быть использована, чтобы обеспечить различные услуги, включая службу идентификации станции (SIS) и службу вспомогательной прикладной программы (AAS), что иллюстрируется блоками 102 и 104.

Интерфейс 106 службы данных принимает сигналы SIS и AAS, что иллюстрируется стрелками 108 и 110. Приложение 112 главной программы также поддерживает сигнал данных службы главной программы (MPS), что показано стрелкой 114. Интерфейс службы данных выводит данные в мультиплексор 116 каналов, который выдает кадры передачи, как иллюстрируется стрелкой 118, для использования системой 120 радиочастотной передачи.

Служба главной программы сохраняет существующие форматы аналогового радиопрограммирования и в аналоговой, и в цифровой передаче. Кроме того, служба главной программы может иметь цифровые данные, которые непосредственно коррелируют с программированием звукового сигнала. АМ и ЧМ системы совместно используют общий стек протоколов системы. АМ и ЧМ системы отличаются в первую очередь в модеме/физическом уровне, обозначенном как уровень 1 (L1). Верхние уровни являются общими для обеих АМ и ЧМ систем.

Служба SIS обеспечивает информацию управления и идентификации, которая косвенно содействует пользователю в поиске и выборе цифровых радиостанций и поддерживающих их служб. Служба SIS принимает входы со всех других приложений, так что их статус может передаваться по радио по логическим каналам L1 уровня первичной службы данных (PIDS) и/или по логическим каналам L1 уровня вторичной службы данных (SIDS). Служба AAS позволяет виртуально функционировать одновременно неограниченному числу клиентов и специализированных цифровых приложений. В дальнейшем в любое время могут быть добавлены вспомогательные прикладные программы.

Фиг.10 изображает функциональную блок-схему обработки модема/физического уровня 1. Аудиоданные и данные проходят от более высоких уровней протокола к физическому уровню, модему, через множество точек доступа к службе (SAP) уровня 1 (160).

L1 SAP задает интерфейс между уровнем 2 и уровнем 1 стека протоколов системы. Каждый канал входит на уровень 1 в дискретных кадрах передачи, с уникальным размером и скоростью передачи, определенными сервисным режимом. Кадры передачи, которые несут информацию от уровня 2, называются L1 модулями данных обслуживания (SDU).

Концепция логических каналов и их функции является центральной для перемещения и передачи данных через IBOC систему. Логический канал представляет собой путь (прохождения) сигнала, который проводит SDU модули уровня 1 через уровень 1 с заданным классом обслуживания. На фиг.10 логические каналы обозначаются символами, такими как P1, PIDS, S1 и т.п. Подчеркивание указывает, что данные в логическом канале форматируются как вектор.

Скремблирование располагает в случайном порядке цифровые данные в каждом логическом канале до "отбелки" и подавляет периодичность сигналов, когда форма сигнала демодулируется в обычном аналоговом ЧМ демодуляторе. Биты в каждом логическом канале переставляются, чтобы расположить в случайном порядке данные временной области и способствовать синхронизации приемника. Скремблирование используется для предотвращения длинных потоков единиц и нулей, или периодических конфигураций данных, которые могли бы вызвать трудности в процессе синхронизации или непредусмотренные помехи, обусловленные более высокими частотными составляющими в модулированном сигнале. Скремблирование часто выполняется на уровне модуляции после кодирования. Однако скремблирование в предпочтительном варианте воплощения данной системы выполняется в логическом канале перед кодированием для удобства, в этом случае биты информации переставляются, что приводит к отчасти скремблированному модулированному сигналу. Другая выгода скремблирования в логическом канале состоит в том, что может использоваться несколько более низкий уровень защиты, поскольку приемник должен знать код шифрования для декодирования данных.

Входами в скремблеры являются активные логические каналы из L1 SAP, выбранные сервисным режимом. Выходами скремблера являются кадры передачи скремблированных битов для каждого из активных логических каналов. Скремблер генерирует псевдослучайный код, который суммируется по модулю 2 с векторами входных данных. Генератор кода представляет собой линейный сдвиговый регистр с обратной связью.

Канальное кодирование имеет функции скремблирования, канального кодирования и перемежения, показанные на фиг. 10. Каждый логический канал скремблируется и кодируется отдельно и параллельно. Все параллельные скремблеры являются идентичными, но работают на разных скоростях передачи, в зависимости от активного сервисного режима. Каждый скремблер генерирует последовательность скремблирования максимальной длины, используя линейный сдвиговый регистр с обратной связью с примитивным многочленом. Заданный бит скремблированного кадра передачи генерируется сложением по модулю 2 ассоциированного входного бита с соответствующим битом последовательности скремблирования.

Уровень 1 ЧМ системы конвертирует информацию и управление системой из уровня 2 (L2) в ЧМ форму сигнала для передачи в ОВЧ полосе. Информация и управление перемещаются в дискретных кадрах передачи через множественные логические каналы через точку доступа к службе (SAP) уровня 1. Указанные кадры передачи также называются модулями данных обслуживания (SDU) уровня 1.

Для каждого частотного сектора поднесущие данных с d1 по d18 переносят L1 модули, тогда как опорные поднесущие переносят управление системой. Поднесущие нумеруются от 0 на центральной частоте до ±546 на любом из концов распределения частот каналов.

Модули L1 SDU варьируются по размеру и формату в зависимости от сервисного режима. Сервисный режим, главная составляющая управления системой, определяет характеристики передачи каждого логического канала. После оценки требований приложения-кандидата, более высокие уровни протокола выбирают сервисные режимы, которые наиболее подходящим образом компонуют логические каналы. Требования также являются критериями для выбора. Они включают выбор между гибридными и полностью цифровыми сигналами, протяженностью полос в случае гибридного сигнала или, отдельно, с полностью цифровым сигналом, требуемую устойчивость сбора данных, достаточное время ожидания и требуемое качество сигнала. Множество логических каналов отражает свойственную гибкость системы, которая поддерживает одновременную доставку различных классов цифровых аудиосигналов и цифровых данных.

Уровень 1 также принимает управление системой с уровня 2 для использования системным управляющим процессором уровня 1. Канал управления системой (SCCH) переносит информацию управления и статуса. Управление первичным и вторичным сервисным режимом, выбор амплитудного масштабного коэффициента и выбор P3 перемежителя посылаются из уровня 2 на уровень 1, тогда как информация синхронизации посылается из уровня 1 на уровень 2.

Последовательность данных управления системой представляет собой последовательность битов, предназначенных для каждой опорной поднесущей, представляющей различные компоненты управления системой, передаваемые между уровнем 1 и уровнем 2. Несколько битов последовательности данных управления системой, обозначенных "зарезервированными", управляются с уровней выше L1 через первичный зарезервированный интерфейс данных управления и вторичный зарезервированный интерфейс данных управления.

Сервисный режим является специфической конфигурацией рабочих параметров, задающих пропускную способность, уровень рабочих характеристик и выбранные логические каналы. Сервисные режимы диктуют все допустимые конфигурации логических каналов. Всего имеется одиннадцать сервисных режимов. Семью первичными сервисными режимами являются режимы MP1, MP2, MP3, MP4, MP5, MP6 и MP7. Они конфигурируют первичные логические каналы. Четыре вторичных сервисных режима - MS1, MS2, MS3 и MS4. Они конфигурируют вторичные логические каналы.

Логический канал представляет собой путь (прохождения) сигнала, который проводит L1 SDU модули в кадрах передачи в уровень 1 с заданным классом обслуживания, определяемым сервисным режимом. Уровень 1 ЧМ радиоинтерфейса обеспечивает десять логических каналов для протоколов более высоких уровней. В каждом сервисном режиме используются не все логические каналы.

Имеется четыре первичных логических канала, которые используются с обеими формами сигналов - гибридной и полностью цифровой. Они обозначаются как P1, P2, P3 и PIDS. Таблица 1 показывает приблизительную скорость передачи информации, поддерживаемую каждым первичным логическим каналом, как функцию первичного сервисного режима.

Таблица 1
Приблизительная скорость передачи информации первичных логических каналов.
Сервисный режим	Приблизительная скорость передачи информации (Кбит/с)	Форма сигнала
P1	P2	P3	PIDS
MP1	98	N/A	N/A	1	Гибридная
MP2	98	N/A	12	1	Расширенная гибридная
MP3	98	N/A	25	1	Расширенная гибридная
MP4	98	N/A	50	1	Расширенная гибридная
MP5	25	74	25	1	Расширенная гибридная, полностью цифровая
MP6	50	49	N/A	1	Расширенная гибридная, полностью цифровая
MP7	25	98	25	1	Расширенная гибридная, полностью цифровая

Имеется шесть вторичных логических каналов, которые используются только с полностью цифровой формой сигнала. Они обозначаются как S1, S2, S3, S4, S5 и SIDS. Таблица 2 показывает приблизительную скорость передачи информации, поддерживаемую каждым вторичным логическим каналом, как функцию вторичного сервисного режима.

Таблица 2

Приблизительная скорость передачи информации вторичных логических каналов.

Серви