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Text File  |  1991-12-31  |  7KB  |  143 lines
  1.          All drawings appearing in this Recommendation have been done in Autocad.
  2.          Supplement No. 1
  3.                    DEFINITION OF RELATIVE LEVELS, TRANSMISSION LOSS
  4.               AND ATTENUATION/FREQUENCY DISTORTION FOR DIGITAL EXCHANGES
  5.                        WITH COMPLEX IMPEDANCES AT Z INTERFACES
  6.          1      Introduction
  7.                During the studies of Study Group XI  on  transmission  characteristics  of
  8.          exchanges it has been recognized that digital local exchanges may require complex
  9.          impedances at the subscriber line interface  (see  Recommendation  Q.552).  These
  10.          complex  impedances  result  in  difficulties  with  defining  relative   levels,
  11.          transmission loss and attenuation/frequency distortion.
  12.                This Supplement gives the basis  for  coherent  definitions  which  are  in
  13.          accordance with the principles outlined by Study Group XII in the G.100 series of
  14.          Recommendations, Fascicle III.1.
  15.          2      Relative levels
  16.                There is a clear statement by Study Group XII that relative  levels  (L)  -
  17.          even at ports of complex impendance -  relate  to  power  (in  general,  apparent
  18.          power) at a reference frequency of 1000 Hz.  Accordingly,  at  a  point  of  zero
  19.          relative level (i.e. transmission reference point, cf. Recommendation G.101, item
  20.          S 5.3.1) and at an impedance Z, the reference  power  of  1  mW1)  (at  1000  Hz)
  21.          corresponds to a voltage:
  22.                                        Uo = eq \r(1 mW . |Z|)                           (1)
  23.                It follows that generally at a point of relative level L the  voltage  will
  24.          be
  25.                                    U = 10L/20 . eq \r(1 mW . |Z|)                        (2)
  26.          and that consequently the level L can be expressed as
  27.                                 L = 20 logeq \f( U, \r(v1 mW . |Z|))                    (3)
  28.                This is the basis for a  coherent  definition  of  transmission  loss,  and
  29.          subsequently of attenuation/frequency distortion, as derived below.
  30.                Note - In the future, measurements should be made at 1020 Hz.
  31.          3      nominal transmission loss
  32.                In the field of telecommunications, it is a  well-established  practice  to
  33.          define the nominal transmission loss (NL) between two points  as  the  difference
  34.          between the relative levels associated with these points. If, for instance, for a
  35.          "connection through a digital exchange" the relative level at the  input  is  Li,
  36.          and at the output, Lo, then the nominal loss is
  37.                                             NL = Li - Lo                                (4)
  38.                                                Figures 1 and 2
  39.  
  40.                Taking  into  account  that  according  to  the  definition  of  the  power
  41.          reference circuit (Figure  1),  E  is  frequency-independent,  one  obtains  from
  42.          equations (3) and (4) the nominal loss.
  43.                       NL = 20 log eq \x\le\ri(\f(E,U(1000 Hz))) + 10 log eq \ 
  44.          x\le\ri(\f(Z02 (1000 Hz),Z01 (1000 Hz))) (5)
  45.                It may be noted that equation (5)  represents  the  "composite  loss"  (ITU
  46.          definition 05.20) at  1000  Hz.  The  composite  loss  is  the  only  measure  of
  47.          attenuation that allows adding of the losses of  "half-channels"  (i.e.  A-D  and
  48.          D-A) regardless of the specific impendances at the input and output ports.
  49.          4      attenuation/frequency distortion
  50.                "Attenuation distortion" or "loss distortion" is the  result  of  imperfect
  51.          amplitude/frequency response and  is  generally  specified  in  addition  to  the
  52.          relative levels of a transmission section, from which  the  nominal  transmission
  53.          loss is derived. The definition of the attenuation/frequency distortion  (LD)  is
  54.          well established: it is the difference between the  actual  response  of  voltage
  55.          versus frequency  U(f)  and  the  ideal  (planned)  response  of  voltage  versus
  56.          frequency U*(f), referred to the corresponding difference at 1000 Hz:
  57.          LD = eq \b\bc\[ (20 log \x\le\ri(\f(E,U(f)))- 20 log \x\le\ri(\f(E,U*(f)))) - eq 
  58.          \b\bc\[ ( 20 log \x\le\ri(\f(E,U(1000 Hz))) - 20 log \x\le\ri(\f(E,U*(1000 Hz)))) 
  59.                                                 (6)
  60.                Equation (6) can be rewritten as follows:
  61.                       LD = 20 log eq \x\le\ri(\f(U(1000 Hz), U(f))) - 20 log eq 
  62.          \x\le\ri(\f(U*(1000 Hz), U*(f)))       (7)
  63.                For practical reasons the  ideal  response  of  voltage  versus  frequency,
  64.          U*(f), is flat. Taking this into account, equation (7) reduces further to
  65.  
  66.          1)       Watt is the unit of apparent power as well as of real power.
  67.  
  68.  
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  70.                                                       Fascicle VI.5 - Suppl. No. 1   PAGE1
  71.  
  72.                            LD = 20 log eq \x\le\ri(\f(U(1000 Hz), U(f)))                (8)
  73.                It should be noted that equation (8) is valid regardless of whether Z01  is
  74.          equal to Z02 or not. However, impedance matching at input (Z01`  Z01) and  output
  75.          (Z02`  Z02) is assumed. A measurement in accordance with equation (8) is entirely
  76.          in conformity with existing measuring techniques.
  77.          5      Conclusions
  78.                Nominal  transmission  loss  and   attenuation/frequency   distortion   are
  79.          essential loss parameters. Their definitions in Sections 3 and 4 are based on the
  80.          definition of relative (power) levels at 1000 Hz in accordance with  Study  Group
  81.          XII which has stated the following advantages:
  82.                1)  an illustrative indication of passband  performance  (especially  with
  83.                   regard to band-edge distortion and extraneous ripples);
  84.                2)  a loss definition in accordance with the relative level definition;
  85.                3)  the loss values are relevant to singing margin evaluation;
  86.                4)  the loudness insertion loss will be (almost)  equal  to  the  exchange
  87.                   loss;
  88.                5)  additivity with a fair degree of accuracy;
  89.                6)  the definition is also  suitable  for  half  exchange  loss  currently
  90.                   envisaged by Study Group XI.
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