SU1007217A1 - Способ измерени помех в аналого-цифровом телевизионном тракте - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОМЕХ В АНАЛОГО-ЦИФРОВОМ ТЕЛЕВИЗИОННОМ ТРАКТЕ , основанный на выделении из телевизионного сигнала сигналов синхронизации , формировании последовательности дискретизирующих импульсов малой длительности, следующих с периодом повторени  измерительного си1 нала испытательной строки, модул ции от периода к периоду по заданному закону, временного положени  дискретизирующих импульсов, выделении К первых дискретных значений смеси сигнала и помех, регистрации эффективного значени  помех, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , До выделени  К первых дискретных значений смеси сигнала и помех в каждом .периоде повторени  измерительный сигнал испытательной строки задерживают на п равных (интервалов дискретизации - а после выделени  К первых дискретных значений смеси сигнала и помех выдел ют 1 дополнительных дискретных значений смеси сигнала и помех в моменты измерительного сигнала испытательной строки, соответствующие концам интервала,задержки, из всех диск етнь1х значений смеси сигна1лаи п6мех формируют сигналы разности ;заданного пор дка,из которых формиру;ют .случайный сигнал и сигнал дисперj сии случайного сигнала в интервалах выбранных периодов повторени  измерительного сигнала испытательной строки, где К и 1 1,2,3...- целые .

Description

Изобретение относитс  к ТВ измер ни м и может быть использовано дл  измерени  смеси эффективных значени ( или отношени  сигнала к помехе) фл туационных помех и шумов квантовани ( или флуктуационной части помех), возникающих на выходах цифровых или аналого-цифровых каналов св зи, вкл ча  и нелинейные искажени , возника ющие в канале, а также дл  измерени флуктуационных помех на изображении в присутствии.сигнала цветовой подн сущей, Эти -измерени  могут проводитьс  как во врем  передачи программы (в сигнале изображени  или с помощью измерительных сигналов испытательных строк), так и при закрытии св зи при передаче стандартных или спе циальных измерительных сигналов. В цифровом ТВ канале св зи кроме флуктуационных помех возникают также и шумы квантовани , которые по своему визуальному воздействию приближаютс  к флуктуационным помехам . Шумы квантовани  наиболее полно про вл ютс  только в присутствии измен ющегос  по амплитуде сигнала. Наиболее  рко выражено их действие при передаче сигнала синусоидальной формы, например сигнала цезтовой поднесущей, или измерительного сигнала в виде пакетов синусоидальных колебаний 6-и частот Поэтому возникает задача измерени  помех в цифровом и аналогоцифровом каналах в присутствии сигнала синусоидальной формы или измен ющегос  сигнала какой-либо формы , например пилообразной. Кроме того, актуальным  вл етс  измерение  ркостных флуктуационных помех в полном.цветовом ТВ сигнале, т.е. в присутствии сигнала цветовой поднесущей . Трудность выполнени  этих задач заключаетс  в сложности фильт рации сигнала, в процессе отделени  помех от сигнала. Известно устройство дл  измерени  помех, обеспечивающее измерение шумов квантовани  и флуктуационных помех при отсутствии св зи, принцип действи  которого основан на том, что при передаче формируетс  и пере даетс  через цифровой канал специальный измерительный сигнал в виде прорезанных строчными синхронизирующими импульсами стандартной ормы пакетов синусоидальных колебаний , наход щихс  на пьедестале D 1. В приемной части устройства синхронизирующие импульсы реже.ктируютс , а пакеты синусоидальных колебаний подаютс  на частотный дискриминатор, точно настроенный на частоту исходных синусоидальных колебаний, формируемых в пункте передачи . Выходное напр жение частотного дискриминатора подключаетс  к обычному термоэлектрическому измерителю эффективного значени  напр жени . Если помех в канале нет, то выходное напр жение будет посто нным,что соответствует нулевому показанию индикатора. Если в тракте имеютс  помехи, то фиксируетс  эффективное значение помехи как отклонение от упом нутого нулевого положени . Недостатком этого устройства и метода измерени   вл етс  невозможность измерени  помех во врем  передачи программы. При его использовании за счет частотного детектировани  возникает частотна  погрешность , котора  делает неадекватными результаты измерени  при разных спектрах мощности самих помех. Этот способ требует наличи  передающего и приемного устройств, что приводит к аппаратурному излишеству и снижению оперативности измерений. Известно устройство,, реализующее способ измерени  помех в аналогоцифровом телевизионном тракте, основанное на выделении из телевизионного сигнала сигналов синхронизации , формировании последовательности дискретизирующих импульсов малой длительности, следующих с периодом повторени  измерительного сигнала испытательной строки,-модул ции от периода к периоду по заданному закону временного положени  дискретизируЮ1ЦИХ импульсов, выделении дискретных значений сигналов помехи и регистрации эффективного значени  помехи С2. Способ основан на формировании последовательности дискретизирующих импульсов , период которых флуктуирует по заданному случайному.закону в пределах , больших или равных периоду синусоидального колебани . При использовании его дл  измерени  шумов квантовани  может примен тьс  любой стандартный измерительный сигнал синусоидальной формы , существующий на ограниченном интервале, например, в пределах испытательной строки или ее части.

В случае измерени  шумов квантовани  в измерителе осуществл ют предварительную частотную режекцию синусоидального сигнала, и импульсы сформированной последовательности модулируютс  мгновенными значени ми сигнала, оставшимис  после упом нутой режекции. Далее обрабатывают полученную совокупность дискретных значений по любому алгоритму, при вод щему к нахождению ее эффективного значени .

Недостатком такого способа измерени   вл етс , в первую очередь, снижение точности измерени  за счет . неидеальности режекции измерительного сигнала, а также требование наличи  измерительного сигнала достаточной длител ьности (дл  достижени  возможности эффективной режекции). Кроме того, такой способ не дает воз можно .сти измерени  на сигнале какойлибо другой формы. I Цель изобретени  - повышение точности измерений.

С этой целью, согласно способу измерени  помех в аналого-цифровом телевизионном тракте, основанному на выделении из телевизионного сигнала сигналов синхронизации, формировании последовательности дискретизирующих импульсов малой длительности, следующих с периодом повторени  измерительного сигнала испытательной строки, модул ции от периода к периоду по заданному закону временного положени  дискретизирующих импульсов, выделении К первых дискретных значений смеси сигнала и помех, регистрации эффективного значени  помех, до выделени  К первых дискретных значений смеси сигнала и помех в каждом периоде повторени  измерительный сигнал испытательной строки задерживают на .п равных интервалов дискретизации, а после выделени  К первых дискрет .ных значений смеси сигнала и помех выдел ют 1 дополнительных дискретных значений смеси сигнала и помех в моменты измерительного сигнала испытательной строки, соответствующие концам интервала задержки, из всех дискретных значений смеси сигнала и помех формируют сигналы разности заданного пор дка, из которых

формируют случайный сигнал и сигнал дисперсии случайного сигнала в ин- , тервалах выбранных периодов повторени  измерительного сигнала испытательной строки, где К и J 1,2, 3,... - числа.

На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема устройства, реализующего способ измерени  помех в i

0 аналого-цифровом телевизионном тракте; на фиг. 2 - диаграммы, по сн ющие сущность способа измерений, , когда в качестве измерительного сигнала используютс  пакеты синусоидальных колебаний или сигнал пилообразной формы.

Устройство содержит селектор 1, блок 2 управлени , блок 3 задержки с отводами, блок k выделени  среднего уровн  синусоидального сигна ла, блок 5 модул торов, фазоимпульсный модул тор 6, генератор 7 дискретизирующих импульсов, генератор 8 фазомодулирующего напр жени , блок ,

5 9 расширителей длительности импульсов , блок 10 дифференциальных усилителей , коммутатор 11, блок 12 аналого-цифрового преобразовател  (АЦП)., вычислительный блок 13, индикатор И.

0 i Рассмотрим работу устройства на примере передачи через телевизионный канал измерительного сигнала в виде пакетов синусоидальных колебаний, вход щего в число стандартных измерительных сигналов испытательных строк.

Из полного телевизионного сигнала в селе кторе 1 выдел ютс  строчные и кадровые синхронизирующие импульсы , синхроимпульсы испытательной строки, содержащей .измерительный сигнал. Всё указанные импульсы  вл ютс  исходными дл  формировани  в блоке 2 управлени , необходимых

5 А управлени  работой всеми остальными блоками устройства.

Дальнейшее вы вление измерительной информации предлагаемым способом основано на использовании известных структурных свойств сигналов .

Например, дл  сигнала синусоидальной формы справедливо одно из возможных соотношений (дл  одного и того же момента времени t) между амплитудой сигнала STt) и его 1,2 и 3 производными:

Z(t)S(t)«S(t) -§(t)S(t)0 (1) Очевидно, если форма сигнала не си нусоидальна , то в каждый данный момент времени 2.(t) 0. Дл  сигнала пилообразной формы это соотношение имеет вид: Z(-t) S(t)0. Соотношение (1) соблюдаетс  независимо от фазы, частоты и амплит ды синусоидального сигнала. Исполь зование этих свойств сигналов в ра сматриваемом способе измерений осн на представлении производных п-го пор дка соответствующими разн т ми. В этом случае соо.Т:Ношение (1 примет вид : Z )о , К . К К к гдеД., -К-ые разности 1,2 3 пор дков. ; Расчет показывает, что дл  приведенного соотношени  Z(t) така  замена не отражаетс  на точности измерений II погрешность ; О , 1% при шаге 2% от периода синусоидаль ного сигнала) . 01 евидно, что случайные отклоне ни  Z (,1,2,...) характеризуют отклонени  формы сигнала от идеаль ной. Измерение дисперсии этих откло нений, найденных по совокупности N дискретных значений сигнала,  вл етс  конечным результатом. Сигнал с входа устройства подаетс  на вход блока 3 задержки, :ic ОТВОДОВ которого через равные промежутки ut (фиг. 2а) снимаютс  сигналы, показаннь1е пунктиром 2,3 и kf задержанные на интервалы At, 2(ut, ЗМ. Эти сигналы и сигналы с входа устройства подаютс  на входы и тичных импульсных модул торов, вхо д щих в блок 5 модул торов. На другие входы этого блока подаютс  импульсы дискретизации (фиг. длительностью 1-2 не, формируемые в генераторе 7 дискретизирующих импульсов. В этом же генераторе 7 формируют импульс : дискретизации (фиг. 2в),селектирующий нулевой уровень сигнала (фиг.2а) . Посколь ку этот уровень искажен помехами, до дискретизации этого уровн  примен ют его выделение, (например, аналоговым методом с помощью фильт ра нижних частот) в блоке выделе ни  среднего уровн  синусоидального сигнала. Импульсы, получаемые на выходах блока iJ модул торов, подаютс  на соответствующие входы расширителей импульсов, вход щих в блок 9 расширителей длительности импульсов, запоминающих мгновенные значени  сигналов на выходах упом нутых модул торовна интервал одного периода Т повторени  измерительного сигнала. В фазоимпульсном модул торе 6 импульсы дискретизации смещаютс  от периода к периоду по заданному случайному (например, равномерному) или детерминированному законам дл  того, чтобы вы вить статические искажени  сигнала, обусловленные, например, его нелинейными искажени ми ТВ тракта или статической частью шумов квантовани . Это фазомодулирующее напр жение формируетс  генератором 8 фазомодулирующего напр жени . С Выхода, блока 9 расширителей длительности импульсов сформированные напр жени  (фиг. 2г-з) подаютс  на входы блока 10 дифференциалб 1ых усилителей, в котором формируетс  величина Si, UiDUQ, а также первые разности: -и Kj ЗК 2К i(i) п -и Кз V Далее в блоке 12 АЦП с помощью коммутатора 11 кажда  разность д , Д и преобразуетс  в число-импу;тьсный код (фиг. 2и) ,а затем в цифровую строку. Далее в вычислительном блоке 13 определ ют дйе вторые разности г-(2) -(1) rr-ll)( К,. ,Ki N2 З . т.е. третью разность. в этом же устройстве вычисл ют значени  J. в соответствии с формулой (2). Далее по совокупности N значений наход т дисперсию U тем среднеквадратное значение случайных отклонений формы измерительного сигнала от номинальной. При этом возможно использование любого алгоритма, например такого: который примен етс  в устройстве дл  измерени  отношени  размаха сигнала к флуктуационной помехе.

Результат измерени  индицируетс  на цифровом табло индикатора И.

В случае использовани  в качестве измерительного сигнала сигнала пилообразной формы требуетс  определение только второй разностиu V поэтому отпадает необходимость в выделении среднего уровн  сигнала в блоке k и вычислении $ц и разностей пор дка . .

В случае измерени   ркостных флуктуационных помех в полном цветовом телевизионном сигнале изображени ., т.е. в присутствии сигнала цветовой поднесущей, структурна  схема устройства дл  реализации .способа не измен етс . Однако усложн етс  схема блока 4 выделени  среднего уровн  сигнала , который в каждой точке измерени  измен етс , и кроме того, необходимость включени  генератора 8 фазомо-, дулирующего напр жени  отпадает.

Таким образом, на основе предлагаемого способа измерений можно реализовать измерение, которое по своей i, структуре  вл етс  чисто дискретным и может быть использовано при разных .видах помех в присутствии измерительного сигнала или сигнала изображени .

Использу  предлагаемый способ измерени , можно разработать единое дискретное устройство измерени  разных видов помех и искажений в присутствии измерительного сигнала, например , синусоидальной или пилообразной формы: шумов квантовани , флуктуационных помех, статических искажений, вызванных нелинейными искажени ми телевизионного тракта, а также - периодических помех. Это упростит имеющиес  измерени , устранит аппаратурное излишество и создаст поэтому экономический .

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОМЕХ В АНАЛОГО-ЦИФРОВОМ ТЕЛЕВИЗИОННОМ ТРАКТЕ , основанный на выделении из телевизионного сигнала сигналов синхронизации, формировании последовательности дискретизирующих импульсов малой длительности, следующих с периодом повторения измерительного сигнала испытательной строки, модуляции от периода к периоду по заданному закону, временного положения дискретизирующих импульсов, выделении К первых дискретных значений смеси сигнала и помех, регистрации эф фективного значения помех, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, До выде ления К первых дискретных значений смеси сигнала и помех в каждом периоде повторения измерительный сигнал испытательной строки задержива ют на п равных интервалов дискретизации } а после выделения К первых дискретных значений смеси сигнала и помех выделяют 1 дополнительных дискретных значений смеси сигнала и помех в моменты измерительного сигнала испытательной строки, соответствующие концам интервала,задержки, из всех дискретных значений смеси сигна1лаи помех формируют сигналы разности ;заданного порядка,из которых формирует случайный сигнал и сигнал дисперI сии случайного сигнала в интервалах · выбранных периодов повторения измерительного сигнала испытательной строки, где К и 1 = 1,2,3...- целые чЛсла.

   SU .„,1007217