31-01-2015_09-20-05 / Методические указания к выполнению лабораторной работы 1 по ЦСП

Методические указания к выполнению лабораторной работы №1 по дисциплине «Цифровые системы передачи»

Исследование переходных влияний в групповом АИМ-тракте при дискретизации речевого сигнала

Красноярск

Золотухин, В.В.

Методические указания к выполнению лабораторной работы №1 «Исследование переходных влияний в групповом АИМ-тракте при дискретизации речевого сигнала» по дисциплине «Цифровые системы передачи» / В.В. Золотухин. – Красноярск, 2011. – 11 с.

В данных методических указаниях к лабораторной работе по предмету «Цифровые системы передачи» перед студентами ставится задача изучения переходных влияний первого и второго рода, возникающих в цифровых системах передачи информации.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 210400.65 «Сети связи и системы коммутации» и направлению 210400.62 «Телекоммуникации».

© В.В. Золотухин

Цель лабораторной работы: изучение механизма возникновения переходных влияний в групповом АИМ-тракте при дискретизации речевого сигнала, основных влияющих факторов и методов оценки помехозащищенности от переходных влияний.

Теоретические сведения:

Переходные влияния между соседними каналами в групповом АИМтракте возникают по причине наличия в схемах модуляторов и временных селекторов реактивных элементов, способных накапливать энергию сигнала в момент передачи одного импульса и отдавать при передаче импульсов соседних каналов.

Переходные помехи, в зависимости от причин их появления и степени влияния на соседние каналы разделяют на два вида:

-переходные помехи первого рода;

-переходные помехи второго рода.

Переходные помехи или искажения первого рода обусловлены ограничением полосы частот группового АИМ-сигнала в области верхних частот и проявляются в виде затянутых фронтов импульса (рисунок 1).

Рисунок 1 – Эквивалентная схема группового АИМ-тракта (RC-фильтр нижних частот) и выходной сигнал

Наибольшее влияние при этом испытывает соседний канал, непосредственно следующий за влияющим каналом, поскольку энергия переходной помехи быстро затухает и влиянием на более удаленные каналы можно пренебречь.

Величина напряжения переходной помехи через промежуток времени t после окончания импульса влияющего канала можно определить по формуле

t

u1 Uиe RC ,

где R и C – сопротивление и ёмкость эквивалентной схемы группового АИМ-тракта;

Uи – амплитуда отсчета.

При ограничении полосы частот снизу возникают переходные помехи второго рода, проявляющиеся в виде спада вершины импульса и выброса

отрицательной полярности после импульса. Причем такие переходные влияния распространяются сразу на несколько последующих импульсов, поэтому переходные влияния второго рода наиболее опасны.

Рисунок 2 – Эквивалентная схема группового АИМ-тракта (RC-фильтр верхних частот) и выходной сигнал

Напряжение переходной помехи через промежуток времени t после начала временного интервала первого канала рассчитывается по формуле:

	t		t И		t		И
u2 Uиe RC Uиe RC Uиe RC						1 eRC		,

где R и C – параметры эквивалентной схемы группового АИМ-тракта (RC- фильтр верхних частот);

t – время относительно начала импульса, t ≥ τи.

τи – длительность импульса (временного интервала).

Соответственно, напряжение переходной помехи второго рода в соседнем канале можно определить, если положить t равным τи + τз:

	И З		И
u2 Uиe RC		1 eRC		.
Величину помехозащищенности от переходных помех можно
определить следующим образом:

A	20lg	UИ	;	A	20lg	UИ	.
ЗП1		u1		ЗП2		u2

Исходные данные:

Для каждой подгруппы, состоящей из двух студентов, преподавателем выдается индивидуальное задание в соответствии с номером варианта. Выполнение, составление отчета о проделанной работе и защиту следует проводить всей подгруппой. Исходные данные для разных вариантов приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные для выполнения лабораторной работы в соответствии с номером варианта (задание 3)

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
R, Ом	15	10	5	3	3	2	12	16	10	11
C, мкФ	10	15	8	7	4	7	17	14	11	5
τи, мкс	5	3	10	2	2	11	2	4	12	16
τз, мкс	7	5	12	11	12	14	4	7	5	12

Таблица 2 – Исходные данные для выполнения лабораторной работы в соответствии с номером варианта (задание 5)

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
R, Ом	11	12	7	4	5	3	9	15	12	10
C, мкФ	5	3	9	15	8	10	9	12	9	8
τи, мкс	100	130	150	120	150	160	140	190	170	100
τз, мкс	3	5	8	12	5	3	2	17	3	2

Порядок выполнения лабораторной работы:

1.Запустить программную среду Mathsoft MathCAD.

2.Открыть два звуковых файла формата WAV, один из которых содержит отсчеты влияющего канала, а другой – канала, подверженного влиянию:

Таким образом, для считывания звукового файла формата WAV в массив используется функция READWAV. Для получения атрибутов файла используется другая функция – GETWAVINFO. Она позволяет получить такие характеристики звукового файла, как число каналов, частота дискретизации, количество бит на один отсчет и скорость цифрового потока.

Считанный с помощью функции READWAV файл помещается в одномерный или двухмерный массив (в случае стерео), каждый элемент которого представляет собой отсчет речевого сигнала.

3.Осуществить моделирование процесса возникновения переходных помех первого рода в соответствии со следующими формулами:

4.Оценить величину переходных помех первого рода в канале, подверженном влиянию (канал 2):

Сравнить полученное значение помехозащищенности сигнала с требуемой нормой помехозащищенности между соседними каналами, равной или большей 60 дБ.

5.Осуществить моделирование процесса возникновения переходных помех второго рода в соответствии со следующими формулами:

6.Оценить величину переходных помех второго рода в канале, подверженном влиянию (канал 2):

Сравнить полученное значение помехозащищенности сигнала с требуемой нормой помехозащищенности между соседними каналами, равной или большей 60 дБ.

7.Сохранить полученные искаженные речевые сигналы в файлы формата

WAV:

8.Прослушать полученные сигналы. Оценить качество речевого сигнала по пятибалльной шкале.

9.Подбором значений R, C или τи определить, при каком значении помехозащищенности сигнала переходная помеха становится незаметной для слуха.

10.Аналогичные расчеты можно выполнить в пакете прикладных программ MATLAB с использованием внутреннего высокоуровневого интерпретируемого языка программирования:

function CSP voice1=wavread('Sound1.wav'); [m1 d1]=wavfinfo('Sound1.wav'); voice2=wavread('Sound2.wav'); [m2 d2]=wavfinfo('Sound2.wav'); [q n]=size(voice1)

tz=12e-6; R1=11; C1=5e-6; tc1=R1*C1/20

mix1=voice2+voice1.*exp(-tz/(R1*C1)); noise=0;

signalmean=0; for i=q

signalmean=signalmean+0.5*sum(voice2(i).^2)/q; noise=noise+0.5*sum((mix1(i)-voice2(i)).^2)/q; end

signalmean noise

Asn1=10*log10(signalmean/noise)

wavwrite(mixl,44100,16,'mix1.wav'); tz2=2e-6;

tu=100e-6; R2=10; C2=8e-6; tc=R2*C2/180

mix2=voice2+voice1.*exp((tz2+tu)/(R2*C2)).*exp(tu/R2*C2)); noise=0;

signalmean=0; for i=q

signalmean=signalmean+0.5*sum(voice2(i).^2)/q; noise=noise+0.5*sum((mix2(i)-voice2(i)).^2)/q; end

signalmean noise

Asn1=10*log10(signalmean/noise)