4. Расчет шумов оконечного оборудования.

4.1 Расчет допустимых величин отклонения периода дискретизации от номинальных значений.

Практически во всех ЦСП используется равномерная дискретизация сигналов во времени, то есть дискретизация с постоянным периодом Т_д, а отклонения от этого периода ∆t_i носят случайный характер. Эти отклонения приводят к изменению формы принимаемого сигнала, что субъективно воспринимается как характерная помеха, называемая шумами дискретизации.

Величины ∆t_i определяются главным образом низкочастотными фазовыми флуктуациями импульсов, вызванными неточностью работы линейных регенераторов станции передачи.

Период дискретизации	Тд=125 мкс
Требуемая защищенность от шумов дискретизации	Азд=62 дБ

Защищенность сигнала от шумов дискретизации

(44)

а – относительное отклонение периода, вызванное нестабильностью задающих генераторов.

b – относительное отклонение периода, вызванное низкочастотными фазовыми флуктуациями импульсов.

a=b

- Определим относительное отклонение периода из условия, что a = b:

, (45)

- Величина отклонения, вызванная нестабильностью задающих генераторов:

, (46)

- Величина отклонения, вызванная низкочастотными фазовыми

флуктуациями импульсов:

(47)

- Определим величину отклонения:

В канале ТЧ, с периодом дискретизации T_Д=125 мкс, предельная величина отклонения не должна превышать 810 нс. Это соответствует минимально допустимой защищенности от шумов дискретизации в канале ТЧ равной 34дБ.

Полученная нами величина отклонения от номинального значения периода дискретизации меньше предельно допустимой 22,35(нс)<810(нс), следовательно, неточность работы линейных регенераторов и нестабильность задающих генераторов находится в пределах нормы.

4.2 Расчёт динамического диапазона сигнала и требуемого числа уровней квантования при равномерном и неравномерном квантовании.

Квантование сигнала по уровню является главной операцией АЦП сигнала и заключается в округлении его мгновенных значений до ближайших разрешенных.

Если расстояние между уровнями квантования одинаково, то квантование называется равномерным.

При квантовании возникают ошибки, величина которых случайна, имеет равномерное распределение и не превышает значения половины шага квантования. Таким образом, сигнал после квантования представляет собой сумму исходного сигнала и сигнала ошибки, который воспринимается, как флуктуационный шум.

Пикфактор сигнала	Qпик=14 дБ
Среднеквадратическое отклонение волюма сигнала	σу=3 дБ
Среднее значение волюма сигнала	уо=-10 дБ
Минимальная защищенность от шумов квантования	Аз кв min=29 дБ

- Динамический диапазон сигнала находится по формуле:

D_c=P_max – P_min (48)

Р_мах – максимальный уровень сигнала

Р_min – минимальный уровень сигнала

- Определим максимальный и минимальный уровни сигнала:

Р_мах= у_о + 3∙ σ_у+Qпик (49)

Р_мах= –10 + 3∙3+14=13 дБ

Р_min= у_о – 3∙ σ_у

Р_min= –10 – 3∙3= – 19 дБ (50)

- Определим динамический диапазон сигнала:

D_c= P_max – P_min =13 – (–19) = 32 дБ (51)

Число уровней квантования N_кв однозначно связано с разрядностью кода m, необходимой для кодирования АИМ отсчетов. При использовании двоичных кодов N_кв=2^m. Оценим необходимое число разрядов m при использовании равномерного квантования.

- Зная минимальную защищенность от шумов квантования, выразим

m_р – число разрядов двоичного кода:

(52)

- Определим максимальную защищенность от шумов квантования:

(53)

- Определим число уровней квантования:

(54)

Использование равномерного квантования не является оптимальным, так как это приводит к усложнению аппаратуры и неоправданному увеличению тактовой частоты. В реальных системах ИКМ с временным разделением каналов используется неравномерное квантование, которое может быть осуществлено различными способами:

• сжатием динамического диапазона сигнала перед равномерным квантованием и последующим компенсирующим расширением его после линейного декодирования;

• непосредственно в кодирующем устройстве, т.е. путем применения нелинейного кодирующего устройства;

• с помощью соответствующего цифрового преобразования сигнала, формируемого на выходе линейного кодера, т.е. кодера с равномерной характеристикой (цифровое компандирование).

При неравномерном кодировании используются 8-ми разрядные коды, т.е. число уровней квантования равно 256.

- Построим график защищенности при равномерном квантовании

A_зкв (дБ)

P_вх (дБ)

Рис.8 Защищенность от шумов квантования

- Величина шага квантования при равномерном квантовании будет равна:

U_огр – напряжение ограничения

- Определим напряжение ограничения:

U_огр =U_max =0,77510^0,05Pmax (55)

U_огр = 3.462 (В)

- Определим величину шага квантования:

(56)

-Определим мощность шума квантования в полосе частот F :

(57)

Анализ характеристики защищенности от шумов квантования показывает, что при заданной помехозащищенности число разрядов можно было бы уменьшить, если уменьшить наклон характеристики Азкв. Это достигается применением неравномерного квантования, т.е уменьшение величины шагов квантования для малых мгновенных значений сигнала за счет увеличения шагов при больших значениях.