Спосіб підвищення завадостійкості телевізійного сигналу

Винахід має відношення до електрозв'язку і призначений для підвищення завадостійкості систем передачі телевізійних сигналів. Відомі аналогічні способи підвищення завадостійкості телевізійних сигналів, в яких підвищення завадостійкості забезпечується введенням передспотворення телевізійного сигналу, яке керується, на передачі та керуванні ступенем коректування сигналу на прийомі (А. с. 803122, Кл2 Н04N5/19; А.с. 510006, Кл2 Н04N5/14; Пат. США №4245257, Кл. 358/260, МКИ Н04N1/00). Найбільш близьким за технічною суттю до способу, який заявляється, є вибраний в якості прототипу спосіб підвищення завадостійкості телевізійного сигналу (А. с. 510006, Кл.2 Н04N5/14), який полягає в тому, що під час зміни сюжетів телевізійних зображень виділяють сигнал обвідної енергетичного спектру кожного рядку зображення, яким керують ступенем передспотворення сигналу на передачі і ступенем його коректування на приймальній стороні. Недоліки цього способу, а також аналогічних способів полягають у наступному: під час передачі широкого класу сюжетів зображень діапазон керування АЧХ передспотворюючого і коректуючого фільтрів повинен бути дуже великим, що ускладнює реалізацію фільтрів; схема аналізатора миттєвого енергетичного спектра рядку, що сканується, повинна мати складну стр уктур у, в яку входять багато вузькосмугових фільтрів, перемножувачів і фільтрів нижніх частот; керуючий сигнал, який виникає на виходи аналізатора миттєвого енергетичного спектру, має великий динамічний діапазон, що потребує достатньо широкосмугового каналу передачі керуючого сигналу, останнє призводить до того, що завадостійкість цього каналу зменшується; завадозахищенність аналогового телевізійного сигналу, який передається порядково (рядок за рядком), низька, оскільки адитивна завада, яка діє в каналі передачі інформації, має амплітудний характер, як і сам відеосигнал рядку телевізійного зображення. Таким чином, прототип запропонованого винаходу має низьку завадостійкість в умовах передачі різноманітних сюжетів телевізійних зображень, що обумовлюється вказаними вище недоліками. В основу винаходу поставлена задача підвищення завадостійкості телевізійного сигналу шляхом накопичення телевізійного кадру рядків, що скануються, перетворенні аналогового сигналу в цифровий сигнал, а також керуванні формою АЧХ адаптивного передспотворюючого фільтра на основі вагових коефіцієнтів трансверсального фільтра-адаптивного коректора, які передаються через канал зворотного зв'язку. Розв'язання цієї технічної задачі здійснюється тим, що згідно зі способом, який полягає в тому, що під час зміни сюжетів телевізійного зображення виділяють сигнал обвідної енергетичного спектру кожного рядку зображення, яким керують ступенем передспотворення сигналу на передачі і ступенем його коректування на приймальній стороні, який відрізняється тим, що виділений сигнал кожного рядку зображення накопичують з допомогою пристрою накопичення телевізійного кадру, перетворюють аналоговий сигнал телевізійного кадру в цифровий сигнал, передспотворюють цифровій сигнал і передають через канал передачі інформації, коректують цифровий сигнал з допомогою адаптивного тренсверсального фільтра-коректора, АЧХ якого керують шляхом визначення вагових коефіцієнтів відводів з допомогою порівнюючого пристрою, на перший вхід якого подають сигнал з виходу адаптивного трансверсального фільтра-коректора, а на другий - синхронізований опорний сигнал настроєчної послідовності з виходу блока еталонного сигналу, при цьому АЧХ адаптивного передспотворюючого фільтру регулюють з допомогою каналу зворотного зв'язку, по якому передають значення вагових коефіцієнтів відводів з виходу порівнюючого пристрою, при цьому цифровий сигнал на виході адаптивного трансверсального фільтра-коректора перетворюють в аналоговий сигнал, який порядково сканують і подають до входу відтворюючого пристрою. При порівнянні з прототипом запропонований спосіб забезпечує підвищення завадостійкості телевізійного сигналу за рахунок того, що перетворення аналогового сигналу в цифровий сигнал, який передається по каналу передачі інформації в умовах дії адитивни х завад і міжсимвольної інтерференції, дає змогу вибрати логічні значення нуля і одиниці бінарного коду таким чином, щоб рівень завад мав значно меншу величину, ніж рівень логічного нуля цифрового сигналу. Спотворення цифрового сигналу, які виникають внаслідок міжсимвольної інтерференції, компенсуються адаптивним передспотворюючим фільтром на передачі, який має таку ж структуру трансверсального фільтру, як і адаптивний коректуючий фільтр, і керується через канал зворотного зв'язку значеннями вагових коефіцієнтів відводів, які визначаються на приймальній стороні. Таким чином, у запропонованому способі об'єднується сукупність адаптивної корекції на приймальній стороні і адаптивного передспотворення сигналу на передачі, тобто в умовах відсутності завад. Останнє дає змогу значного підвищення завадостійкості телевізійного сигналу. Структурна схема системи передачі інформації, яка пояснює запропонований спосіб, зображена на фігурі. Схема містить в собі: перший пристрій порядкового (рядок за рядком) сканування 1, пристрій накопичення телевізійного кадру 2, аналого-цифровий перетворювач 3, адаптивний трансверсальний передспотворюючий фільтр 4, канал передачі інформації 5, адаптивний трансверсальний фільтр-коректор 6, цифро-аналоговий перетворювач 7, другий пристрій порядкового (рядок за рядком) сканування 8, відтворюючий пристрій 9, канал зворотного зв'язку 10, порівнюючий пристрій 11 і блок еталонного сигналу 12. Схема, яка реалізує запропонований спосіб, працює таким чином. Сигнал рядку, який сканується, з виходу пристрою порядкового (рядок за рядком) сканування 1 надходить до входу пристрою накопичення телевізійного кадру 2, в якому формується повний кадр телевізійного зображення. Далі аналоговий сигнал телевізійного кадру подається на вхід аналого-цифрового перетворювача 3, який перетворює аналоговий сигнал у цифрову форму (бінарний код). З виходу аналого-цифрового перетворювача цифровий сигнал надходить до інформаційного входу адаптивного трансверсального передспотворюючого фільтра 4, з виходу якого передспотворений цифровий сигнал через канал передачі інформації 5 надходить до інформаційного входу адаптивного трансверсального фільтра-коректора 6. З виходу останнього цифровий відкоректований сигнал подається до входу ци фро-аналогового перетворювача 7, а з виходу перетворювача аналоговий сигнал надходить до входу другого пристрою порядкового сканування 8. З виходу останнього сигнал рядків, що скануються, подається до входу відтворюючого пристрою 9. Керування формою АЧХ передспотворюючого і коректуючого трансверсальних фільтрів (відповідно 4 і 6) реалізується таким чином. На вхід 1 порівнюючого пристрою 11 подається цифровий сигнал телевізійного зображення з виходу адаптивного трансверсального фільтра-коректора 6, а на вхід 2 - е талонний сигнал (синхронізований опірний сигнал настроєчної послідовності) з виходу блоку еталонного сигналу 12. На виході порівнюючого пристрою 11 формується керуючий сигнал, який представляє собою значення вагових коефіцієнтів відводів трансверсальних фільтрів 4 і 6. Цей сигнал подається до керуючого входу трансверсального фільтракоректора 6 безпосередньо, а до керуючого входу трансверсального передспотворюючого фільтру 4 - через канал зворотного зв'язку 10. Схема керування, яка включає пристрої 11 і 12, що формують сигнали значень вагових коефіцієнтів відводів фільтрів, разом зі схемою трансверсального фільтра-коректора відома (див. рис. 5.4 на с.119 книги Тамм Ю.А. «Адаптивная коррекция сигнала ПД». - М.: Связь, 1978. -144с.). Трансверсальні фільтри адаптивних передспотворюючого і коректуючого пристроїв 4 і 6 мають однакові схеми. Запропонований спосіб забезпечує більшу завадостійкість при порівнянні з прототипом завдяки тому, що цифровий телевізійний сигнал, який передається по каналу зв'язку, обумовлює значно більшу завадостійкість системи передачі інформації, ніж аналоговий сигнал у прототипі. Міжсимвольна інтерференційна завада, яка виникає в каналі зв'язку внаслідок передачі цифрового сигналу, компенсується введенням адаптивної корекції на передачі і приймальній стороні. Адаптивний трансверсальний передспотворюючий фільтр на передачі функціонує в умовах відсутності адитивних і інтерференційних завад, що забезпечує додатковий виграш у завадостійкості запропонованого способу. Наведемо розрахунок виграшу в завадостійкості, який має бути одержаним від використання запропонованого способу. Будемо для розрахунку виграшу використовувати енергетичний критерій, тобто величину відношення потужностей сигналу і завади, яка діє в каналах передачі інформації та керуючого сигналу (для прототипу прямий, а для запропонованого способу зворотного зв'язку). Згідно з цим критерієм, ефективність застосування адаптивного передспотворення телевізійного сигналу з одночасним адаптивним коректуванням його на приймальній стороні складає S=3,8 або 5,8дБ [Маригодов В. К. Потенциальные возможности адаптивного предискажения видеосигнала // Техника кино и телевидения. -1980. -№7. -С.33]. При цьому вважалося, що адаптивна завада у каналі передачі інформації є білим шумом, тобто має рівномірну в ефективній смузі частот каналу спектральну щільність потужності. Проведені дослідження систем передачі інформації з адаптивним трансверсальним передспотворюючим фільтром на передачі і адаптивним трансверсальним коректуючим фільтром на приймальній стороні визначили, що у випадку застосування трансверсальних фільтрів з 7-11 відводами енергетичний виграш складає S1=5-9дБ [Маригодов В. К., Матвеев Ю. В. Адаптивная коррекция и предискажения сигналов в каналах с межсимвольными искажениями и гауссовскими помехами // Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. -2002. -Т.45. -№9. -С.34]. Крім того, цифровий спосіб передачі телевізійного сигналу дає можливість забезпечити величину енергетичного виграшу S2=39,9дБ [Ци фровое телевидение / Под ред. М.И. Кривошеева. - М.: Связь, 1980. -С.224]. При аналоговій передачі телевізійного сигналу відмінна якість телевізійного зображення досягається при виграші S3=33дБ [Телевидение / Под ред. В.Е. Джаконии. - М.: Радио и связь, 1986. -С.63]. Таким чином, перехід з аналогової форми передачі телевізійного сигналу на цифрову забезпечує енергетичний виграш, який складає S 4 = S 2 - S 3 =6,3дБ. З урахуванням останнього результуючий виграш у відношенні потужностей сигнал-завада, який забезпечує запропонований спосіб передачі телевізійного сигналу, є S å = (S1 + S 4 ) - S = (5,5 - 9,5) дБ. Застосування у цифровому тракті цифрового рекурсивного шумопридушувача може додатково підвищити виграш у завадостійкості в середньому на 12-15дБ.