Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Получены статистические характеристики импульсных помех, генерируемых различными бытовыми приборами. Синтезирован математический аппарат для анализа импульсных помех.

Ключевые слова:
импульсные помехи, измерительные комплексы, цифровые абонентские линии
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение

 Следует отметить, что большая часть переносных тестеров используют при анализе только часть спектра и имеют определённый порог статических помех. Если уровень шума превышает этот порог, то прибор фиксирует это событие как импульсную помеху. При таком способе прибор будет принимать за импульсные шумы радиопомехи и другие стационарные шумы, уровень которых превышает пороговый уровень статических шумов, установленный в приборе. Тем не менее существует достаточно простой способ оценки воздействия импульсных шумов на абонентскую линию, который предполагает использование аудиокарты персонального компьютера. Также необходимо использовать аналог абонентской линии, который имеет возможность подключения к разъему персонального компьютера. В ходе проведения эксперимента планируется оценить воздействие импульсных шумов на абонентскую линию в зависимости от удаленности линии от объекта воздействия, а также от используемой бытовой техники в качестве источника импульсных помех.

Методология и результаты исследования

Для создания математической модели применяется программный продукт MATLAB R2018a. MATLAB является высокоуровневым языком программирования, с помощью которого становятся возможными анализ данных, разработка алгоритмов и создание различных моделей. Основные функции, использованные в разработанной модели, - audiorecorder, plot, histogram и fft.

  В ходе проведения эксперимента было исследовано воздействие бытовой техники на телефонный кабель. Время проведения эксперимента варьировалось  в диапазоне от 3 до 5 мин. Основным видом манипуляций с бытовыми приборами являлось их периодическое отключение и включение в сеть электропитания общего пользования. Результаты исследований были интерпретированы в графическом виде.

  Пример речевого сигнала представлен на рис. 1.

На рис. 2 представлено графическое отображение типового импульса речевого сигнала. Стоит отметить существенное различие в форме импульсов речевого сигнала и импульсного шума. Речевой сигнал в отличие от импульсной помехи не имеет мгновенного характера и резких перепадов в значении амплитуды. Также стоит отметить различие в пиковом напряжении речевого сигнала и шумового сигнала импульсного характера, которое больше в случае импульсной помехи.

Источник импульсных помех - ноутбук. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что исследуемый объект генерирует импульсы с наименьшей интенсивностью и пиковой амплитудой. Такие результаты можно объяснить принципом работы адаптера ноутбука.

Графическое представление типового импульса адаптера ноутбука (рис. 4) сопоставимо с результатами измерений большинства видов бытовой техники. Но стоит отметить, что при оценке не отдельного импульса, а выборки импульсов их средняя длительность несколько ниже, чем у многих образцов бытовой техники. Импульсные помехи адаптера ноутбука в среднем занимают временные интервалы, равные 6 мс.


Для анализа воздействия импульсных помех на цифровую абонентскую линию целесообразно использовать точечные оценки значений средней и максимальной амплитуды импульсов, средней и максимальной длительности импульсов, средней и максимальной энергии импульсов и мощности импульса.

Исследуемый сигнал можно описать выражением

Использование описанного математического аппарата позволяет дать качественную оценку импульсным помехам, воздействующим на цифровые абонентские линии. Полученные данные позволяют разработать метод компенсации негативного воздействия помех на линию связи и передаваемый сигнал.

Заключение

Современные методы измерения импульсных помех не являются совершенными. Использование среды математического моделирования MATLAB и персонального компьютера позволяет создать эффективный комплекс измерения помех импульсного характера. Импульсные помехи схожи по своей форме, но существенно различаются по пиковым значениям амплитуды. Разные образцы бытовой техники генерируют различные помеховые воздействия ввиду особенностей своего структурного построения и используемой элементной базы. Для качественного анализа воздействия импульсных помех на линию связи необходимо использование математического аппарата, который позволяет максимально полно оценить степень их воздействия. Полученные данные должны способствовать разработке технических решений и методов компенсации воздействия импульсных помех на цифровые абонентские линии.

Список литературы

1. Теория электрической связи: учеб. пособие / К.К. Васильев, В.А. Глушков, А.В. Дормидонтов, А.Г. Нестеренко; под общ. ред. К.К. Васильева. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 452 с.

2. Батенков, К.А. Технический эффект оптимальных линейных модуляции и демодуляции в беспроводных системах связи / К.А. Батенков // Известия Института инженерной физики. - 2015. - Т. 1. - № 35. - С. 24-28.

3. Батенков, К.А. Математические модели модулятора и демодулятора с заданным порядком нелинейности / К.А. Батенков // Цифровая обработка сигналов. - 2013. - № 1. - С. 14-21.

4. Батенков, К.А. Алгоритм формирования несущих колебаний для линейного канала связи с аддитивным белым гауссовским шумом / К.А. Батенков // Телекоммуникации. - 2008. - № 3. - С. 10-15.