Система ATSC
Система ATSC координально отличается от остальных используемой модуляцией. Применяется амплитудная модуляция с частично подавленной боковой полосой VSB (Vestigial Sideband). Возможно использование как двухуровневых модулирующих сигналов так и многоуровневых. Сравним двухуровневый сигнал с восьмиуровневым (рис. 15.1)
Рис. 15.1 Двухуровневые и восьмиуровневые модулирующие сигналы
При двухуровневом модулирующем сигнале, он полностью повторяет сигнал передаваемых данных. При высоком уровне - +1, при низком - -1. Таким образом один уровень может переносить информацию только одного бита. При восьмиуровневом, модулирующий сигнал на интервале одного символа может принимать один из восьми уровней, а значит переносить информацию сразу о трех битах. Ясно, что при одинаковой скорости передачи символов (что соответствует одинаковой полосе занимаемых частот) пропускная способность восьмиуровневой модуляции в три раза больше. Модуляция VSB может работать с разными модулирующими сигналами: 2-VSB, 4-VSB, 8-VSB, 16-VSB,…N-VSB. Число показывает количество уровней модулирующего сигнала N=2n, где n – количество бит, влияющих на выбор уровня модуляции. Итак, использование многоуровневой модуляции приводит к увеличению скорости передаваемых данных при той же полосе частот, или к уменьшению полосы частот при той же скорости данных.
|
|
Но нельзя бесконечно увеличивать количество позиций модулирующего сигнала. Ведь на приемном конце демодулятор должен сделать выбор между этими разрешенными уровнями. Сигнал будет искажен и насыщен шумами, а детектировать сигнал необходимо точно. Ясно, что чем больше позиций у модулирующего сигнала, тем труднее приемнику будет сделать правильный выбор. По этому необходимо согласовывать выбор модуляции с характеристиками канала связи. В системе ATSC для кабельных сетей, где ниже уровни шума и отраженных сигналов используется модуляция 16-VSB, а для наземного вещания – 8T-VSB. Буква Т означает использование внутреннего сверточного (трилисного) кодирования со скоростью 2/3. К двум информационным битам добавляется один проверочный, и именно эти три бита влияют на уровень модуляции.
И так в кабельных сетях (16-VSB) передается 4 бита информации на интервале одного символа, а в наземном вещании (8T-VSB) передается 2=3-1 бита. Таким образом, при одинаковой скорости передачи символов в той же полосе частот, в кабельных сетях система ATSC позволяет передавать в два раза больше информации 2*19,39 Мбит/с, чем в наземном вещании 19,39 Мбит/с.
Частота следования символов в обоих случаях равна FS=10,76 МГц, что обеспечивает высокую эффективность использования полосы частот канала и мощности передатчика (рисунок 15.2).
|
|
Рис. 15.2 Спектр сигнала ATSC
Пределу Найквиста для такой скорости передачи символов соответствует полоса частот 10,76/2=5.38 МГц. Полоса частот, занимаемая сигналом ATSC, всего на 0,62 МГц больше теоретического предела.
Как отмечалось выше, входные данные подвергаются рандомизации, благодаря чему спектр сигнала ATSC имеет шумоподобную форму. Но появляется проблема: в цифровых данных после этой операции будет отсутствовать постоянная составляющая, что превратит амплитудную модуляцию в балансную (амплитудную модуляцию без несущей). Балансная модуляция намного сложнее для приема, поэтому в спектр сигнала ATSC вводят пилот сигнал (Р). Он добавляет к мощности передатчика всего 0,3 дБ. Формируется пилот сигнал введением в модулирующие сигналы постоянной составляющей уровнем 1.25 единицы. Пилот сигнал позволяет восстановить несущую на приемном конце даже при отношении сигнал/шум 0дБ.