Способ измерения помех в аналого-цифровом телевизионном тракте

,4 К) ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) М, И. Кривошеев и Р. Л. Марейн (53) 621397(088.8)156) 1. Авторское свидетельство СССР йф 628638, кл. Н 04 й 702, 1977.2. Авторское свидетельство СССР й 754699 клН 04 й 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 эФ Фективного значения помех, о т л и" ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, до выделения К первых дискретных значений смеси сигнала и помех в каждомпериоде повторения измерительный сигнал испытательной строки задерживают на п равных онтервалов 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 всех дискретных значений смеси сигнала и помех Формируют сигналы разностизаданного порядка,из которых формиру;ют случайный сигнал и сигнал диспериии случайного сигнала в интервалах С выбранных периодов повторения измери" тельного сигнала испытательной строки, где К и 1 = 1,2,3- целые числа. ыСР40 1 10072Изобретение относится к ТВ измерениям и может быть использовано дляизмеренйя смеси эффективных значений(или флуктуационной части помех),возникающих на выходах цифровых илианалого-цифровых каналов связи, включая и нелинейные искажения, возникающие в канале, а также для измерения 1 вфлуктуационных помех на изображениив присутствии. сигнала цветовой поднесущей,Эти измерения могут проводитьсякак во время передачи программы (в Исигнале изображения или с помощьюизмерительных сигналов испытательных строк), так и при закрытии связи при передаче стандартных или специальных измерительных сигналовВ цифровом ТВ канале связи кроме флуктуационных помех возникаюттакже и шумы квантования, которыепо своему визуальному воздействиюприближаются к флуктуационным помехам.Шумы квантования наиболее полно проявляются только в присутствии изменяющегося по амплитудесигнала, Наиболее ярко выраженоЗОих действие при передаче сигналасинусоидальной формы, например сигнала цветовой поднесущей, или измерительного сигнала в виде пакетовсинусоидальных колебаний 6-и частот,Поэтому возникает задача измерения помех в цифровом и аналогоцифровом каналах в присутствии сигнала синусоидальной формы или изменяющегося сигнала какой-либо формы, например пилообразной. Крометого, актуальным является измерениеяркостных флуктуационных помех вполном цветовом ТВ сигнале, т.е. вприсутствии сигнала цветовой поднесущей. Трудность выполнения этихзадач заключается в сложности фильтрации сигнала, в процессе отделения помех от сигнала.Известно устройство для измерения помех, обеспечивающее измерениешумов квантования и флуктуационныхпомех при отсутствии связи, принципдействия которого основан на том,что при передаче формируется и передается через цифровой канал спе- ффциальный измерительный сигнал в виде прорезанных строчными синхронизирующими импульсами стандартной 17 2формы пакетов синусоидальных колебаний, находящихся на пьедестале 1.1 1.В приемной части устройства синхрониэирующие импульсы режектируются, а пакеты синусоидальных колебанийподаются на частотный дискриминатор,точно настроенный на частоту исходныхсинусоидальных колебаний, формируемых в пункте передачи . Выходноенапряжение частотного дискриминатора подключается к обычному термоэлектрическому измерителю эффективногозначения напряжения. Если помех вканале нет, то выходное напряжениебудет постоянным,что соответствуетнулевому йоказанию индикатора. Еслив тракте имеются помехи, то фиксируется эффективное значение помехи как отклонение от упомянутого нулевого положения.Недостатком этого устройстваи метода измерения является невозможность измерения помех во времяпередачи программы. При его использовании за счет частотного детектирования возникает частотная погрешность, которая делает неадекватны-.ми результаты измерения при разныхспектрах мощности самих помех. Этотспособ требует наличия передающегои приемного устройств, что приводитк аппаратурному излишеству и снижению оперативности измерений.Известно устройство реализующееспособ измерения помех в аналогоцифровом телевизионном тракте,основанное на выделении из телевизионного сигнала сигналов синхронизации, формировании последовательности дискретизирующих импульсов малойдлительности, следующих с периодомповторения измерительного сигналаиспытательной строки,"модуляции отпериода к периоду по заданному закону временного положения дискретизирующих импульсов, выделении дискретныхзначений сигналов помехи и регистрации эффективного значения помехи 2 3.Способ основан на формировании последовательности дискретизирующих импульсов, период которых флуктуируетпо заданному случайному. закону в пределах, больших или равных периодусинусоидального колебания. При использовании его для измерения шумов квантования может применяться любой стандартный измерительный сигнал синусоидальной фор3 100721мы, существующий на ограниченноминтервале, например, в пределах испытательной строки или ее части.В случае измерения шумов квантования в измерителе осуществляют пред- зварительную частотную рвжекцию сину-соидального сигнала, и импульсысформированной последовательностимодулируются мгновенными значениямисигнала, оставшимися после упомяну Отой режекции. Далее обрабатываютполученную совокупность дискретныхзначений по любому алгоритму, приво-.дящему к нахождению ее эффективногозначения, 15Недостатком такого способа измерения является, в первую очередь, снижение точности измерения за счетнеидеальности режекции измеритель"ного сигнала, а также треЬование наличия измерительного сигнала достаточной длительности (для достижениявозможности эффективной режекции).Кроме того, такой способ не дает возможности измерения на сигнале какойлибо другой Формы.Цель изобретения - повышение точности измерений.С этой целью, согласно способуизмерения помех в аналого-цифровом щУтелевизионном тракте, основанномуна выделении из телевизионногосигнала сигналов синхронизации,формировании последовательностидискретизирующих импульсов малойдлительности, следующих с периодомповторения измерительного сигнала ис"пытательной строки, модуляции отпериода 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 смеси45сигнала и помех в каждом периодеповторения измерительный сигнал испытательной строки задерживают наи равных интервалов дискретизации,а после выделения К первых дискрет.ных значений смеси сигнала и помех,выделяют 1 дополнительных дискретных значений смеси сигнала и помехв моменты измерительного сигналаиспытательной строки, соответствующие концам интервала задержки из Ивсех дискретных значений смеси сигнала и помех формируют сигналы разности заданного порядка, из которых 7 ,4формируют случайный сигнал и .сигналдисперсии случайного сигнала в интервалах выбранных периодов повторения измерительного сигнала испытательной строки, где К и:1 = 1,2,3, - целите числаНа фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема устройства, реализующего способ измерения помех в 1,аналого-цифровом телевизионном тракте; на Фиг. 2 - диаграммы,. поясня"ющие сущность способа измерений,когда в качестве измерительногосигнала 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, фазоимпульс"ный модулятор 6, генератор 7 дискретизирующих импульсов, генератор 8Фазомодулирующего напряжения, блок9 расширителей длительности импуль"сов, блок 1 О дифференциальных усилителей, коммутатор 11, блок 12 аналого-цифрового преобразователя (АЦП)вычислительный Ьлок 13, индикатор 11,Рассмотрим работу устройства напримере передачи через телевизионныйканал измерительного сигнала в видепакетов синусоидальных колебанийвходящего в число стандартных измерительных сигналов испытательныхстрок.Из полного телевизионного сигналав селекторе 1 выделяются строчныеи кадровые синхронизирующие импульсы, синхроимпульсы испытательнойстроки, содержащей ,измерительныйсигнал. Все указанные импульсы яв"ляются исходными для формированияв блоке 2 управления, необходимыхдля управления работой всеми оставь"ными блоками устройства.Дальнейшее выявление измерительной информации предлагаемым способом основана на использовании известных структурных свойств сигналов.Например, для сигнала синусоидальной Формы :праведливо одноиз возможных соотношений (для одного и того же момента времени й) между амплитудой сигнала 5(й) и его 1,2и 3 производными: 2(с)=Ь(с) Ь - 1Ь(с)=0 ( 1),даются на соответствующие входырасширителей импульсов, входящих вблок 9 расширителей длительностиимпульсов, запоминающих мгновенныезначения сигналов на выходах упомянутых модуляторов на интервал одного периода Т повторения измерительного сигнала.В фазоимпульсном модуляторе 6импульсы дискретизации смещаются отпериода к периоду по заданному случайному (например, равномерному)или детерминированному законам длятого чтобы выявить статические искажения сигнала, обусловленные,например, его нелинейными искажениями ТВ тракта или статической частьюшумов квантования. Это фазомодулирующее напряжение формируется генератором 8 фазомодулирующего напряже"ния.С выхода. блока 9 расширителейдлительности импульсов сформированные напряжения (фиг. 2 г-з) подаются на входы блока 10 дифференциоалкиных усилителей, в котором формирутся величина К О (1 ок а такжепервые разности:(1 )коммутатора 11 каждая разность Ьб(" 1 и й( )преобразуется в число-имКо КЗпуЛъсный код (фиг. 2 и),а затемв цифровую строку.Далее в вычислительном блоке 13определяют две вторые разностиЮ -(1) .(1) (2) "И) ф 1)-д(д т,е. третью разность,К 1 к 2 К 1В этом же устройстве вычисляютзначения 7, в соответствии с формулой (2). Далее по совокупности й значений находят дисперсию ц а а за 2тем среднеквадратное значение случайных отклонений формы измерительного сигнала от номинальной.При этом возможно использованиелюбого алгоритма, например такого:Е.ф+1-) -(й )оф,который применяется в устройстве дляизмерения отношения размаха сигналак флуктуационной помехе. 5100 21Очевидно, если форма сигнала не си-,нусоидальная, то в каждый данныймомент времени У(й)Ф 0.Для сигнала пилообразной формыэто соотношение имеет вид: 52(с) = Ы(с) =О,Соотношение (1) соблюдается независимо от фазы, частоты и амплитуды синусоидального сигнала, Использование этих свойств сигналов в рас" 10сматриваемом способе измерений осно"вано на представлении производныхи-го порядка соответствующими разностями. В этом случае соотношение (1)примет вид 15г: д(15 -д(1) д(1=ОК К К К Кгдето,Ь к,д -К-ые разности 1,2 и3 порядков.Расчет показывает, что для приведенного соотношения 2(С) такаязамена не отражается на точностиизмерений (погрешность0,1 Ф пришаге 5 С ( 24 от периода синусоидального сигнала) . 25Очевидно, что случайные отклонения ТК (к=0,1,2,) характеризуютотклонения формы сигнала от идеальной. Измерение дисперсии этих откло-,нений, найденных по совокупности Й зодискретных значений сигнала, является конечным результатом.Сигнал с входа устройства подается на вход блока 3 задержки,с отводов которого через равныепромежутки Ю (фиг. 2 а) снимаютсясигналы, показанные пунктиром 2,3и 4, задержанные на интервалы ьс,2 Ю, 3 ас.Эти сигналы и сигнал с ода 40устройства подаются на входы 5-и идентичных импульсных модуляторов, входящих в блок 5 модуляторов.На другие входы этого блока подаются импульсы дискретизации (фиг.2 б) 5длительностью 1-2 нс, формируемыев генераторе 7 дискретизирующихимпульсов. В этом же генераторе 7формируют импульс, дискретизации(фиг, 2 в),селектирующий нулевойуровень сигнала (фиг.2 а) . Поскольку этот уровень искажен помехами,.до дискретизации этого уровня применяют его выделение, (например,аналоговым методом с помощью фильтра нижних частот) в блоке 4 выделе 55ния среднего уровня синусоидального сигнала. Импульсы, получаемыена выходах блока 5 модуляторов, поЧСоставитель А; Канатчиковаедактор А. Козориз. Техред М.Коштура Корректор А. Дзят Подписное Тираж 675осударственного комитета СССРелам изоЬретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д 156/78 ВНИИПИ по 113035к 4 Л Проектная,лиал ППП "Патент", г. Ужг 7 10072Результат измерения индицируется на цифровом табло индикатора 14,В случае использования в качестве измерительного сигнала сигнала пилообразной формы требуется определение только второй разностидф 1, поэтому отпадает необходимость в выделении среднего уровня сигнала в блоке 4 и вычислении 5 к и разностей 3-го порядка 30В случае измерения яркостных флуктуационных помех в полном цветовом телевизионном сигнале изображения т.е, в присутствии сигнала цветовой поднесущей, структурная схема устройства для реализации:способа не изменяется. Однако усложняется схема блока 4 выделения среднего уровня сигнала, который в каждой точке измерения изменяется, и кроме того, необходи о мость включения генератора 8 фазомо-, дулирующего напряжения отпадает,17 8Таким образом, на основе предлага-. емого способа измерений можно реализовать измерение, которое по своейструктуре является чисто дискретным и может быть использовано при разных .видах помех в прйсутствии измерительного сигнала или сигнала изображения.Используя предлагаемый способ из- . мерения, можно разраЬотать единое дискретное устройство измерения разных видов помех и искажений в при-. сутствии измерительного сигнала, например , синусоидальной или пилооб" разной 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.