14.5. Отношение сигнал/шум квантования

Для систем передачи с ИКМ специфичны так называемые шумы квантования. Они возникают только при передаче сигнала по кана­лу ТЧ и связаны с тем, что кодируются не истиннйе значения амп­литуд ЛЯМ-сигнала, поступающего на вход кодера £/_вх, а ближай­шие к ним по значению уровни квантования U_i: Другими словами, входной сигнал как бы округляется и, следовательно, возникают ошибки квантования А_кв = |С/_ВХ- U,Очевидно, чём больше уров­ней квантования в динамическом диапазоне передаваемого сигна­ла, тем меньше ошибка и меньше искажение сигнала при передаче. Строго говоря, шумами квантования называют искажения кванто­вания и основной параметр, нормирующий качество аналого-циф­ровых преобразователей, а потому отношение сигнал/шум кванто­вания правильнее называть отношением сигнал/искажения кванто­вания. В п. 2.3 говорилось, что этот параметр часто обозначают как А_шк — защищенность от шумов квантования.

В аналого-цифровом оборудовании систем передачи с ИКМ при­меняют нелинейные кодеры с характеристикой квантования, в ко­торой интервалы квантования (разность между соседними уровня­ми 5,) сокращаются с уменьшением амплитуды входного сигнала. Следовательно, в области малых значений сигналов уровни кван­тования расположены чаще, чем в области больших значений.

Эта мера позволяет обеспечить постоянство отношения сигнал/шум квантования, т. е. равное качество передачи тональных сигналов в дос­таточно широком д инамическом диапазоне. В современной аппаратуре в диапазоне средних уровней это отношение равно 35-39 дБ. При таком значении абонентами телефонного канала искажения квантования не ощущаются.

Отношение сигнал/искажения квантования измеряется специальным прибором—измерителем шумов квантования (ИIIIК). В процессе эксп­луатации контролируется зависимость А _шк от уровня испытательного сигнала на входе канала. Соответствующие нормы в каналах с ИКМ при измерении с использованием гармонического и псевдошумового (ПС1Л) сигналов для точки с относительным нулевым уровнем приведены на рис. 14.6.

14.6. Мощность шумов незанятого канала

Общую мощность помех в каналах систем передачи можно ус­ловно разделить на две группы — мощности помех, возникающих в станционном оборудовании, и помех линейного тракта

Р = р + Р

* ПОМ СТ ЛТ'

Шумы в каналах ТЧ, организованных в системах передачи с ча­стотным разделением каналов, образуются в оконечной и проме­жуточной аппаратуре, накапливаются в кабельной магистрали на всем протяжении линии передачи. В тракте ЦСП передается и вос­станавливается в каждом регенераторе цифровой двоичный сигнал. Следовательно, шумы в общем случае не зависят от длины магист­рали. Те из них, которые наводятся на регенерационном участке, устраняются в регенераторе. На выходе каналов ТЧ появление шу­мов возможно только в том случае, если они закодированы в пере­дающей части аппаратуры.

В процессе эксплуатации систем многоканальной связи в кана­лах ТЧ измеряются и нормируются: уровни напряжения или мощности помех в каналах

;;_н = 20 lg U_noM / U_Q, _Рм = 10 lg Р_П0М / Р₀, дБ,

при равенстве входного и выходного сопротивлений канала 600 Ом уровень напряжения равен уровню мощности/?_н тР_м, защищенность от помех

А₃ = 20 lg и_сиг I U_n0M = 10 lg Р_сиг/ Р_пом = р_ст. - р_иом, дБ,

где р_СИГ, р_пои — уровни сигнала и помехи в одной и той же точке канала, например, на его двухпроводном или чсгырехпроводном выходе;

псофометрическое напряжение помех.

Учитывая, что чувствительность человеческого уха к частотам спектра 300^-3400 Гц различна, для оценки мешающего действия помех в каналах, предназначенных для передачи речевых сигна­лов, используются псофометрическая мощность, или псофомет­рическое напряжение шумов. В тех случаях, когда можно предпо­ложить, что составляющие шума складываются по квадратичному закону, т.е. по здкону сложения мощностей, соотношения между псофометрической мощностью и псофометрическйм напряжением шума будет иметь вид

псоф ~ £/2_псоф/600Вт.

Мощность шума в каналах очень мала, поэтому она измеряется в пиковаттах (пВт)

псоф ^—

Для шумовых помех с равномерным спектром в полосе частот канала ТЧ связь между псофометрической мощностью jP_nco(j,> на­зываемой взвешенной, и мощностью невзвешенного шума Р опре­деляется соотношением

Л,оф = = 0,752 Р

Таким образом, уровень напряжения псофометрического шума на 2,5 дБ ниже уровня невзвешенного шума:/?_шпсоф = р_ш-2,5 (дБ). На практике псофометрическое напряжение помех U_ncoф (мВ) из­меряется с помощью псофометра. Этот прибор состоит из элект­ронного вольтметра с фильтром на входе, частотная характеристи­ка затухания которого отображает частотную зависимость чувстви­тельности уха человека.

В ЦСП нормируются шумы незанятого канала (ШИК), необхо­димым условием оценки которых является отсутствие передачи по всем каналам системы. Это позволяет исключить переходные влияния. Значение ШНК зависит от положения рабочей точки ко­дера и так же, как и ВПВ, определяется минимальным интерва­лом квантования 5_min. Следовательно, ШНК очень малы и уро­вень их мощности в точке с относительршм нулевым уровнем не превышает -65| дБ.