|
Методы уменьшения полосы частот радиоканала |
Проектируемые стандарты ТВЧ ориентируются на передачу очень широкополосного сигнала для целей вещания в основном через спутниковые радиоканалы. Поскольку в них используется помехозащищенная ЧМ, то требуемая полоса частот радиоканала для ТВЧ составляет примерно 100 МГц и выше при передаче аналогового сигнала методом ЧМ. Очевидно, что цифровые методы обработки и передачи сигналов будут иметь большое значение для системы ТВЧ, так как только они могут решить задачу преобразования стандартов, временного уплотнения, устранения избыточности и многих других операций. Как известно, скорость сигналов при ИКМ определяется частотой дискретизации и точностью кодирования. Для предлагаемых американского и европейского проектов стандартов результирующий цифровой поток составит при 8 бит квантования 1188 Мбит/с. Реализация передачи с такой скоростью очень сложна, требует очень больших затрат и широкой полосы частот радиоканала.
Для снижения требований к пропускной способности каналов необходимо предварительное сокращение скорости кодирования (сжатие видеоданных) на основе субдискретизации, ДИКМ и межкадровых методов кодирования, осуществляемых с использованием памяти на кадр. Даже при оптимистической оценке возможностей ДИКМ, согласно которой сигнал яркости с суженной полосой 20 МГц можно закодировать, применяя 4 бита на отсчет, а сигнал цветности с полосой 6,5 МГц - применяя 3 бита на отсчет и 10 %-ный запас на помехозащиту, потребуется цифровой канал с пропускной способностью 250 Мбит/с. При применении двукратной относительной фазовой манипуляции требуемая пропускная способность может быть реализована с полосой пропускания 150 МГц.
Исследования цифровых методов передачи сигналов ТВЧ при частичном устранении избыточности ТВ сигнала, проведенные в США, показали, что для передачи этих сигналов требуется скорость цифрового потока около 80 Мбит/с, что при применении четырехуровневой фазовой манипуляции позволяет обойтись шириной радиоканала около 48 МГц.
Большие возможности по сокращению полосы частот, требуемой для передачи сигналов ТВЧ, обнаруживаются в связи с использованием в приемном устройстве памяти на кадр, что позволяет осуществлять преобразование чересстрочной развертки в прогрессивную и тем самым улучшать четкость по вертикали. Идея преобразования разверток в приемнике основана на возможности прогрессивной развертки передавать изображение с числом строк разложения почти на 35 % меньше, чем в случае с чересстрочной разверткой при сохранении той же четкости. Это позволяет примерно на 35 % сократить необходимую полосу частот канала. Свое воплощение эта идея нашла в системе, разработанной компанией NHK и названной FCFE (улучшенная детальность с преобразованием кадров). В данном примере для стандарта NHK посредством системы FCFE передавался сигнал ТВ системы, эквивалентной 810 строкам разложения на передающей стороне, который обеспечивал (после преобразования) в приемнике изображение с четкостью такой же, как и с 1125 строками разложения, но в уменьшенной полосе 13 МГц (вместо 20 МГц).
Система FCFE с двумя ЗУ на поле, адаптивная к движению, позволяет без ухудшения качества изображения сжать спектр сигнала яркости почти в 1,5 раза, а спектр сигналов цветности почти в 2 раза.
Таким образом, при помощи метода FCFE для проектируемого стандарта ТВЧ полосу сигнала яркости можно уменьшить с 30 до 20 МГц, а цветности — с 15 до 7,5 МГц.
Кроме того, полоса частот сигнала ТВЧ может быть дополнительно сжата путем интерполяции отсчетов сигнала в строках, полях и кадрах. |
