CARACTERISTICI DE TRANSMISIE ALE CAILOR DE COMUNICATII

CARACTERISTICI DE TRANSMISIE ALE CAILOR DE COMUNICATII
    1.5.1. Inteligibilitatea convorbirii

    Tipul de informatie cel mai des transmis pe caile de comunicatii este vorbirea omeneasca. Vorbirea poate fi obiectiv descrisa prin presiunea acustica masurata in fata gurii, la pronuntarea diferitelor sunete. Marimea acestei presiuni variaza in timp si dupa frecventa sunetului respectiv.
    Distributia probabila in timp a valorilor presiunii acustice produse de vorbire este data in figura 1.19.

Fig.1.19. Variatia probabilistica a presiunii acustice in functie de semnalul de vorbire

    Un parametru important al vorbirii este spectrul de frecventa, prezentat in figura 1.20. Curbele trasate cu linie plina evidentiaza probabilitatea pe care o are fiecare frecventa de a depasi un anumit nivel dat. Curba punctata prezinta spectrul mediu de frecvente al semnalului de vorbire.
    Presiunea acustica este convertita in semnale electrice prin traductoare electroacustice (capsula microfonica si capsula receptoare). Cel mai important parametru al transmisiei este inteligibilitatea vorbirii la extremitatea de receptie. Inteligibilitatea se apreciaza printr-o valoare ce arata procentual cate litere, silabe, cuvinte sau fraze pot fi intelese perfect dintr-o suta de litere, silabe, cuvinte sau fraze.

    Figura 1.21. arata inteligibilitatea acestora in functie de un factor comun A, numit factor de inteligibilitate. Prin experiente s-a determinat cum este influentat factorul de inteligibilitate de catre unii parametri ai circuitului respectiv, obiectivi si masurabili:

(1.24)

Factorul V arata dependenta inteligibilitatii de nivelul semnalului receptionat. Valoarea V=1 corespunde nivelului sonor cel mai convenabil pentru ureche.

Fig.1.21. Dependenta inteligibilitatii frazelor, sunetelor si silabelor in functie de factorul de inteligibilitate A
    La nivelele sonore ridicate urechea este suprasolicitata si V scade. Figura 1.22, ce corespunde unui circuit ce transmite liniar frecventele 300-3400 Hz si nu are zgomote parazite, arata ca maximum de inteligibilitate ( V=1) corespunde unui nivel sonor cu 68 dB peste pragul de sensibilitate al urechii.

    Fig.1.22. Dependenta factorului de inteligibilitate de nivelul mediu al convorbirii.
    Mai rezulta ca valoarea factorului V nu scade cu peste 10% intr-un interval de 46 dB variatie a intensitatii sonore receptionate (dinamica convorbirii). Nivelul sonor de 93 dB corespunde unui sunet puternic in receptorul telefonic.
    Factorul F arata cum scade inteligibilitatea (fig. 1.23.) la reducerea spectrului de frecvente transmis, printr-un filtru trece jos (curba A) sau printr-un filtru trece sus (curba B). In abscisa este trecuta frecventa de taiere a filtrului respectiv. La limitarea superioara a spectrului transmis la 3400 Hz, factorul F nu scade decat cu 4% iar limitarea inferioara la 300 Hz reduce pe F doar cu 2%. Deci reducerea concomitenta a convorbirii la 300-3400 Hz reduce inteligibilitatea doar cu 5%.

Fig.1.23. Efectul reducerii spectrului de frecvente transmise asupra inteligibilitatii

Factorul  arata dependenta inteligibilitatii de distorsiunile transmisiei. Marimea  arata cum scade inteligibilitatea (fig.1.24.) in functie de deplasarea f a spectrului de frecvente vocale (desincronizarea dintre frecventele purtatoare de la emisie la receptie). O deviatie de cativa Hz nu produce inrautatiri apreciabile.

    Fig.1.24. Influenta deplasarii spectrului de frecvente asupra inteligibilitatii.
Efectul distorsiunii de faza este mic, deci . Marimea H_d arata efectul distorsiunii neliniare a circuitului. Coeficientul auxiliar arata diferenta dintre atenuarea circuitului, masurata la nivelul cel mai scazut si cel mai ridicat ce trebuie transmis. Pentru dinamica normala a convorbirii (circa 46 dB), figura 1.25. arata relatia dintre H_d si .
    Distorsiunile neliniare reduc rapid inteligibilitatea din doua motive: schimbarea amplitudinilor instantanee ale convorbirii si aparitia de noi componente in convorbire (armonice si intermodulatie).
    Efectul zgomotelor asupra inteligibilitatii este dat de H_n. Acest aspect este foarte important si joaca un rol esential in stabilirea conditiilor calitative pentru transmisiuni.
    In cursul transmisiei se pot suprapune peste convorbire diverse tensiuni parazite, de diferite frecvente, numite global zgomote.

    Fig.1.25. Influenta distorsiunii neliniare asupra inteligibilitatii.
    Aceasta acopera frecventele de convorbire ce au nivel redus si astfel reduc inteligibilitatea. Cea mai generala forma este zgomotul alb, cu tensiuni egale la toate frecventele. Figura 1.26. arata valoarea lui H_n in functie de nivelul mediu al convorbirii (in abscisa) si de nivelul de zgomot alb ca parametru (liniile pline).
    S-au reunit prin linii punctate punctele ce corespund unui acelasi raport semnal-zgomot. Se observa ca un raport semnal/zgomot de 40 dB este in general satisfacator (H_n>0,9 pentru toate nivelele de convorbire). Eforturi pentru a mari peste 50 dB raportul semnal/zgomot sunt costisitoare, iar cresterea obtinuta a inteligibilitatii este sub 1%.
    Cu o presiune acustica normala de o barie, actiunea unei forte de 1 dyna aplicata pe o suprafata de 1 cm² , s-a masurat inteligibilitatea prin metoda logatomilor, in functie de atenuarea circuitului.
    Un operator pronunta in fata unui microfon un numar de silabe fara semnificatie proprie (logatomi) iar la capatul de receptie alt operator inregistreaza sunetele auzite in receptor.
    Logatomii, neavand semnificatie proprie, elimina compensarea cerebrala prin asociatie a deficientelor aparute in transmisie. Coeficientul procentual de articulatie este:
S =  unde lr este numarul logotomilor corect receptionati iar lt este numarul logotomilor transmisi.

    Coeficientul de articulatie nu scade sub 55% daca atenuarea totala (fig. 1.27.) a circuitului nu depaseste 4,6 Np (40 dB), valoare admisa in prezent de CCITT ca limita pentru echivalentul de referinta (atenuarea reziduala a circuitului) intre doi abonati situati in acelasi continent, incluzand si aparatele lor telefonice.

    Fig.1. 27. Dependenta coeficientului de articulatie de atenuarea circuitului telefonic.
    Echivalentul de referinta al sistemului national de emisie nu trebuie sa depaseasca 2,5 Np (21,7 dB), iar cel al sistemului national la receptie nu va depasi 1,9 Np (16,5 dB). Circuitului international ii revine o atenuare de cel mult 0,2 Np (1,8 dB).
    Valoarea de 4,6 Np trebuie considerata ca o limita superioara absoluta, incluzand toate variatiile posibile in timp si de tolerantele fata de valorile nominale ale echivalentilor liniilor si aparatelor telefonice.
    Echivalentii de referinta la emisie respectiv receptie ai aparatului telefonic de abonat rezulta din compararea proprietatilor sale electroacustice cu unui aparat etalon stabilit de CCITT. Initial s-a folosit etalonul SFERT (Systeme fondamental europen de reference pour la transmission telphonique), iar ulterior NOSFER (Nouveau systeme fondamental pour la determination des equivalents de reference). Pentru determinari practice se utilizeaza sisteme de lucru SETAB (Systemes etalons de travail avec appareils d'abonne).
    Caracteristica de frecventa
    Echivalentul circuitului, masurat la diferite frecvente din banda transmisa, difera in oarecare masura de valoarea sa nominala, masurata la 800 Hz. CCITT considera ca frecvente efectiv transmise, acele frecvente la care echivalentul de referinta nu depaseste cu mai mult de 1 Np echivalentul masurat la 800 Hz.
    Limitele admise de CCITT pentru caracteristica de frecventa a echivalentului sunt prezentate pentru:
- circuitul pe patru fire (fig.1.28).
- circuitul telefonic modern (fig.1.29);

1.5.4. Diafonia
Diafonia este trecerea nedorita a semnalului dintr-un circuit perturbator intr-un alt circuit numit perturbat (fig. 1.30).

Fig. 1.30. Reprezentarea diafoniei.
    Diafonia este provocata de cuplajele electromagnetice nesimetrice ce exista intre circuite. In figura se presupune ca circuitele sunt terminate pe impedantele lor caracteristice Z₁, respectiv Z₂. Se noteaza:
P₁ - puterea aplicata la intrarea circuitului perturbator;
P_1' - puterea utila masurata la capatul indepartat al circuitului perturbator;
P_1'' - puterea parazita masurata la capatul apropiat al circuitului perturbat;
P_1''' - puterea parazita masurata la capatul indepartat al circuitului perturbat.
    Paradiafonia este trecerea nedorita a semnalului electric din circuitul perturbator catre capatul apropiat al circuitului perturbat. Telediafonia este trecerea nedorita a semnalului electric catre capatul indepartat al circuitului perturbat.
    Atenuarea cuadripolului fictiv de cuplare, avand intrarea in punctele AB si iesirea in punctele CD se numeste atenuare de paradiafonie. Atenuarea cuadripolului fictiv de cuplare avand intrarea in punctele AB si iesirea in punctele GH se numeste atenuare de telediafonie:
a_para = . (1.25)

    Se noteaza: p₁ nivelul de putere masurat in punctele AB, p^'₁ nivelul de putere in punctele CD si p^'''₁ nivelul de putere masurat in punctele GH. Transformand relatia (1.26) rezulta atenuarile de paradiafonie si telediafonie in functie de nivelele de putere masurate la capetele circuitelor.
    Diafonia variaza cu frecventa, deoarece atat atenuarea circuitelor cat si cuplajele depind de frecventa. Atenuarile de paradiafonie si telediafonie nu apreciaza obiectiv gradul de perturbare produs de diafonie, care depinde si de nivelul semnalului util in punctele respective.
    De exemplu cu un nivel de 0 dB aplicat la intrarea circuitului perturbator (P₁= 1mW) si o atenuare de telediafonie a_tele = 60,2 dB, nivelul in punctele GH este de -60,2 dB. Daca nivelul util al convorbirii ce se desfasoara pe circuitul perturbat este de - 26,4 dB in punctele GH, diferenta dintre semnalul util si perturbator este de numai 34,72 dB , ceea ce perturba puternic convorbirea.
    Gradul de perturbare este mai bine evaluat prin ecartul diafonic A_d (abatere diafonica) care este diferenta dintre nivelul de putere p_util al semnalului util in punctul considerat si nivelul diafonic p_diaf masurat in acelasi punct.
A_d = p_util - p_diaf
    Se presupune ca p_util si p_diaf rezulta prin aplicarea unei puteri egale P₁= 1mW la intrarea circuitului perturbator (producand pe p_diaf) respectiv la intrarea circuitului perturbat (producand pe p_util).
    La circuitele pe patru fire sensul de transmisie pe cele doua circuite este acelasi (fig.1.31), deci nivelul util in punctele CD este p₁ (ca in AB), iar in punctele GH este p₁ - a₂, in care a₂ este atenuarea circuitului perturbat. Ecarturile para si telediafonice sunt:
(1.27)

    Deci la circuitele pe patru fire ecartul de paradiafonie este egal cu atenuarea de paradiafonie, iar ecartul de telediafonie este egal cu diferenta dintre atenuarea de telediafonie si atenuarea circuitului perturbat.
    La circuitele pe doua fire (de exemplu circuitele de utilizatori) este posibil ca sensurile de transmisie sa fie opuse (vorbesc abonatii conectati la capetele AB si GH). Nivelul util in CD este p₁ - a₂ (a₂ fiind atenuarea circuitului perturbat),iar in GH este chiar p₁ (fig. 1.32).
Abaterile de diafonie sunt:

(1.28)
    La circuitele pe doua fire, la care sensurile de transmisie sunt opuse, ecartul de paradiafonie este egal cu diferenta dintre atenuarea de paradiafonie si atenuarea circuitului perturbat, iar ecartul de telediafonie este egal cu atenuarea de telediafonie.
    La circuitele pe doua fire este deci mai pronuntat fenomenul de paradiafonie, iar la circuitele pe patru fire fenomenul de telediafonie.
Observatie. ITU-T precizeaza un ecart minim de paradiafonie intre sensul de emisie si cel de receptie a unei cai pe patru fire de 43.4 dB. Ecarturile minime de paradiafonie si telediafonie intre caile a doua terminale de sistem de curenti purtatori, conectate printr-un atenuator echivalent liniei sunt de 65 dB.