Способ измерения помех в аналого-цифровом телевизионном тракте

 

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 си1 нала испытательной строки, модуляции от периода к периоду по заданному закону, временного положения дискретизирующих импульсов, выделении К первых дискретных значений смеси сигнала и помех, регистрации эффективного значения помех, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, До выделения К первых дискретных значений смеси сигнала и помех в каждом .периоде повторения измерительный сигнал испытательной строки задерживают 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 диск етнь1х значений смеси сигна1лаи п6мех формируют сигналы разности ;заданного порядка,из которых формиру;ют .случайный сигнал и сигнал дисперj сии случайного сигнала в интервалах выбранных периодов повторения измерительного сигнала испытательной строки, где К и 1 1,2,3...- целые .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1007217 А

Н 04 И 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I -,;-",, ::,-,,:;," i

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ зз ад !":>. . ) (21) 2749513/18-09 (22) 09 04.79 (46) 23.03.83. Бюл. N 11 (72) М, И. Кривошеев и P. Л. Марейн (53) 621 ° 397(088.8)

1т56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 628638, кл. Н 04 и 7/02, 1977.

2. Авторское свидетельство CCCP

М 754699, кл. Н 04 и 7/02, 1977. (54)(57) 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 эффективного значения помех, о т л и" ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, до выделения К первых дискретных значений смеси сигнала и помех в каждом..пе- риоде повторения измерительный сигнал испытательной строки задерживают на п равных о нтервалов дискретизации;- а после выделения К первых дискретных значений смеси сигнала и помех выделяют 1 дополнительных диск" ретных значений смеси сигнала и помех в моменты измерительного сигнала испытательной строки, соответствующие концам интервала, задержки, из з всех дискретных значений смеси сигна ла и помех формируют сигналы разности заданного порядка,нз которых формнру- (/)

;ют случайный сигнал и сигнал диспер сии случайного сигнала в интервалах С выбранных периодов повторения измерительного сигнала испытательной строки, где К и 1 = 1,2,3...- целые числа.

1 10072

Изобретение относится к ТВ измерениям и может быть использовано для измеренйя смеси эффективных значений (или отношения сигнала к помехе) флуктуационных помех и шумов квантования (или флуктуационной части помех), возникающих на выходах цифровых или аналого=цифровых каналов связи, включая и нелинейные искажения, возникающие в канале, а также для измерения флуктуационных помех на изображении в присутствии сигнала цветовой поднесущей, Эти измерения могут проводиться как во время передачи программы (в И сигнале изображения или с помощью измерительных сигналов испытательных строк), так и при закрытии связи при передаче стандартных или специальных измерительных сигналов °

В цифровом ТВ канале связи кроме флуктуационных помех возникают также и шумы квантования, которые по своему визуальному воздействию приближаются к флуктуационным помехам.

Шумы квантования наиболее полно проявляются только в присутствии изменяющегося по амплитуде сигнала, Наиболее ярко выражено их действие при передаче сигнала синусоидальной формы, например сигнала цветовой поднесущей, или измерительного сигнала в виде пакетов синусоидальных колебаний 6-и частот.

Поэтому возникает задача измерения помех в цифровом и аналогоцифровом каналах в присутствии сигнала синусоидальной формы или изменяющегося сигнала какой-либо фор40 мы,- например пилообразной. Кроме того, актуальным является измерение яркостных флуктуационных помех в полном цветовом ТВ сигнале, т.е. в присутствии си-нала цветовой поднесущей. Трудность выполнения этих задач заключается в сложности фильтрации сигнала, в процессе отделения помех от сигнала.

Известно устройство для измерения помех, обеспечивающее измерение шумов квантования и флуктуационных помех при отсутствии связи, принцип действия которого основан на том, что при передаче формируется и передается через цифровой канал специальный измерительный сигнал в виде прорезанных строчными синхронизирующими импульсами стандартной

17 2 формы пакетов синусоидальных колебаний, находящихся на пьедестале 11 1.

В приемной части устройства синхрониэирующие импульсы режектируются, а пакеты синусоидальных колебаний подаются на частотный дискриминатор, точно настроенный на частоту исходных синусоидальных колебаний, формируемых в пункте передачи . Выходное напряжение частотного дискриминатора подключается к обычному термоэлектрическому измерителю эффективного значения напряжения. Если помех в канале нет, то выходное напряжение будет постоянным,что соответствует нулевому йоказанию индикатора. Если. в тракте имеются помехи, то фиксируется эффективное значение помехи как отклонение от упомянутого нулевого положения.

Недостатком этого устройства и метода измерения является невозможность измерения помех во время передачи программы. При его использовании за счет частотного детектирования возникает частотная погрешность, которая делает неадекватны-. ми результаты измерения при разных спектрах мощности самих помех. Этот способ требует наличия передающего и приемного устройств, что приводит к аппаратурному излишеству и снижению оперативности измерений.

Известно устройство„ реализующее способ измерения помех в аналогоцифровом телевизионном тракте, основанное 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 дискретных значений сигналов помехи и регистрации эффективного значения помехи (2 ).

Способ основан на формировании последовательности дискретизирующих импульсов, период которых флуктуирует по заданному случайному. закону в пределах, больших или равных периоду синусоидального колебания.

При использовании его для измерения шумов квантования может применяться любой стандартный измерительный сигнал синусоидальной фор3 100721 мы, существующий на ограниченном интервале, например, в пределах ис- . пытательной строки или ее части.

В случае измерения шумов квантования в измерителе осуществляют пред2 варительную частотную рвжекцию сину- соидального сигнала, и импульсы сформированной последовательности модулируются мгновенными значениями сигнала, оставшимися после упомяну- 16 той режекции. Далее обрабатывают полученную совокупность дискретных значений по любому алгоритму, приво-. дящему к нахождению ее эффективного значения. 15

Недостатком такого способа измерения является, в первую очередь, снижение точности измерения за счет неидеальности режекции измеритель" ного сигнала, а также треЬование на- 2в личия измерительного сигнала достаточной длительности (для достижения возможности эффективной режекции).

Кроме того, такой способ не дает возможности измерения на сигнале какой- 25 либо другой формы.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

С этой целью, согласно способу измерения помех в аналого-цифровом Зв

I телевизионном тракте, основанному на виделении из телевизионного сигнала сигналов синхронизации, формировании последовательности дискретизирующих импульсов малой длительности, следующих с периодом повторения измерительного сигнала ис" пытательной строки, модуляции от периода к периоду по заданному закону временного положения дискретизирующих импульсов, выделении К первых дискретных значений смеси сигнала и помех, регистрации эффективного значения помех, до выделенияК первых дискретных значений смеси

S сигнала и помех в каждом периоде повторения измерительный сигнал испытательной строки задерживают на и равных интервалов дискретизации, а после выделения К первых дискрет.ных 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 сигнала.и помех формируют сигналы разности заданного порядка, из которых

7,4 формируют случайный сигнал и .сигнал дисперсии случайного сигнала в интервалах выбранных периодов повторения измерительного сигнала испытательной строки, где К и:1 = 1,2, 3,... — целите числа °

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ измерения помех в 1, аналого-цифровом телевизионном тракте; на фиг. 2 - диаграммы,. поясня" ющие сущность способа измерений, когда в качестве измерительного сигнала используются пакеты синусоидалвных колебаний или сигнал пилообразной формы.

Устройство содержит селектор 1, блок 2 управления, блок 3 задержки с отводами, блок 4 выделения среднего уровня -синусоидального сигна-. ла, блок 5 модуляторов, фазоимпульсный модулятор 6, генератор 7 дискретизирующих импульсов, генератор 8 фазомодулирующего напряжения, блок

9 расширителей длительности импуль" сов, блок 1О дифференциальных усилителей, коммутатор 11, блок 12 аналого-цифрового преобразователя (АЦП)., вычислительный Ьлок 13, индикатор 14.

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

Из полного телевизионного сигнала в селекторе 1 выделяются строчные и кадровые синхронизирующие импульсы, синхроимпульсы испытательной строки, содержащей,измерительный сигнал. Все указанные импульсы являются исходными для формирования в блоке 2 управления, необходимых для управления работой всеми остальными блоками устройства.

Дальнейшее выявление измерительной информации предлагаемым способом основана на использовании известных структурных свойств сигналов.

Например, для. сигнала синусоидальной формы =праведливо одно из возможных соотношений (для одного и того же момента времени t) между амплитудой .сигнала S(t) и его 1,2 и 3 производными:

l(t)=S(t) 5(с) - 1(е) i(t)< (1) 7 6 ,даются на соответствующие .входы расширителей импульсов, входящих в блок 9 расширителей длительности импульсов, запоминающих мгновенные значения сигналов на выходах упомянутых модуляторов на интервал одного периода Т повторения измерительного сигнала.

В фазоимпульсном модуляторе 6 импульсы дискретизации смещаются от периода к периоду по заданному случайному (например, равномерному) или детерминированному законам для того, чтобы выявить статические искажения сигнала, обусловленные, например, его нелинейными искажениями ТВ тракта или статической частью шумов квантования. Это фазомодулирующее напряжение формируется генератором 8 фазомодулирующего напряже" ния.

С выхода. блока 9 расширителей длительности импульсов сформированные напряжения (фиг. 2г-з) подаются на входы блока 10 дифференцио алкиных усилителей, в котором формируется величина SK= U1Ê UOK а также первые разности: " -о " о<"")-u -u

2К 01К К ЗК 2К (1 ) дк,=u4K 03х

Далее в блоке 12 АЦП с помощью (1) коммутатора l1 каждая разность Ь з(") ий() преобразуется в число-имКо КЗ пуЛъсный код (фиг. 2и),а затемв цифровую строку.

Далее в вычислительном блоке 13 определяют две вторые разности

" (Ж (1 ) (1) -(2) (1) "(1), л =а -дк и дк =дк -дк

1 2 Ъ и д(д(-Д т,е. третью разность, К1= К2 К1

В этом же устройстве вычисляют значения 2, в соответствии с формулой (2). Далее по совокупности и значений находят дисперсию U, а за2 тем среднеквадратное значение случайных отклонений формы измерительного сигнала от номинальной °

При этом возможно использование любого алгоритма, например такого: ф „- „) =(н-,l u, который применяется в устройстве для измерения отношения размаха сигнала к флуктуационной помехе.

5 100!21

Очевидно, если форма сигнала не си-, нусоидальная, то в каждый данный момент времени Z(t)g 0.

Для сигнала пилообразной формы это соотношение имеет вид: 5

Z(t)= S(t)=0, Соотношение (1) соблюдается независимо от фазы, частоты и амплитуды синусоидального сигнала, Использование этих свойств сигналов в рас" 1О сматриваемом способе измерений осно" вано на представлении производных

f и-го порядка соответствующими разностями. В этом случае соотношение (1) примет вид 15

Z д 3 5 д(1)д(2){) (g)

К К К К К гдето„ф К,д(-К-ые разности 1,2 и

3 порядков.

Расчет показывает, что для при- 20 веденного соотношения Z(t) такая замена не отражается на точности измерений (погрешность < 0,1Ф при шаге Qt < 24 от периода синусоидального сигнала) . 25

Очевидно, что случайные отклонения ТК (к=0,1,2,...) характеризуют отклонения формы сигнала от идеальной. Измерение дисперсии этих откло- . нений, найденных по совокупности N зо дискретных значений сигнала, является конечным результатом.

Сигнал с входа устройства подается на вход блока 3 задержки, Ic отводов которого через равные промежутки 5t (фиг. 2а) снимаются сигналы, показанные пунктиром 2,3 и 4, задержанные на интервалы ht, 2nt 3ж °

3TH C I HBJlbl u GHI HBflbl C BXOpG 40 устройства подаются на входы 5-и идентичных импульсных модуляторов, входящих в блок 5 модуляторов.

На другие входы этого блока подаются импульсы дискретизации (фиг.2б) 5 длительностью 1-2 нс, формируемые в генераторе 7 дискретизирующих импульсов. В этом же генераторе / формируют импульс. дискретизации (фиг, 2в),селектирующий нулевой уровень сигнала (фиг.2а) . Поскольку этот уровень искажен помехами,. до дискретизации этого уровня применяют его выделение, (например, аналоговым методом с помощью фильтра нижних частот) в блоке 4 выделе55 ния среднего уровня синусоидального сигнала. Импульсы, получаемые на выходах блока 5 модуляторов. по1 д г д

Составитель А. Канатчикова

Техред М.Коштура Корректор А, Дзятко

Редактор A. Козориз

Заказ 2156/78 . Тираж 675

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 10072

Результат измерения индицируется на цифровом табло индикатора 14, В случае использования в качестве измерительного сигнала сигнала пилообразной формы требуется определение только второй разностидД1, поэтому отпадает необходимость в выделении среднего уровня сигнала в блоке 4 и вычислении S и разностей 3-го порядка.. 30

В случае измерения яркостных флуктуационных помех в полном цветовом телевизионном сигнале изображения,, т.е. в присутствии сигнала цветовой поднесущей, структурная схема устрой-15 ства для реализации:способа не изменяется. Однако усложняется схема блока.4 выделения среднего уровня сигнала, который в каждой точке измерения изменяется, и кроме того, необходи- 26 мость включения генератора 8 фазомо-, дулирующего напряжения отпадает.

17 8

Таким образом, на основе предлага-. емого способа измерений можно реализовать измерение, которое по своей, структуре является чисто дискретными может быть использовано при разных .видах помех в присутствии измерительного сигнала или сигнала изображения.

Используя предлагаемый способ из- . мерения, можно разработать единое дискретное устройство измерения разных видов помех и искажений в при-. сутствии измерительного сигнала, например, синусоидальной или пилообразной формы: шумов квантования, флуктуационных помех, статических искажений, вызванных нелинейными искажениями телевизионного тракта, а также - периодических помех. Это упростит имеющиеся измерения, уст" ранит аппаратурное излишество и создаст поэтому зкономический эффект. !