CSTM / METOD / lab3

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

Дослідження імітаційної моделі імпульсно-кодового модулятора з А - законом компандування

МЕТА РОБОТИ

Мета роботи: вивчення принципів дії й характеристик кодека, аналіз характеристик імітаційного моделювання.

Домашнє завдання: вивчіть принцип дії й схему включення кодера й декодера ІКМ із А – законом компандування, їх основні характеристики.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Компандування за законом А. Під характеристикою із законом А розуміється характеристика, рекомендована МККТТ (Закон компандування з  = 255 також прийнятий МККТТ у рекомендації G.711). Ця характеристика має ті ж основні властивості й ті ж переваги в реалізації, що й характеристика із законом (Зокрема, характеристика із законом А також може бути добре апроксимована відрізками прямих ліній, щоб забезпечити можливість безпосереднього або цифрового компандування й легкість перетворення до лінійного формату, і назад. Нормалізована характеристика компресування із законом А визначається як

(3.10)

Інверсна характеристика, або характеристика експандування, визначається як

(3.11)

де y = FA(x).

Відзначимо, що перша ділянка характеристики із законом А лінійна за визначенням. Частина, що залишилася, характеристики (1/А < х < 1) може бути досить точно апроксимована лінійними сегментами аналогічно апроксимації закону μ. У підсумку є вісім сегментів для позитивного й вісім - для негативного сигналу. Два перших сегменти для кожної з полярностей (усього чотири) утворять одну пряму лінію й розглядаються іноді як один сегмент. Внаслідок цього сегментну апроксимацію характеристики із законом А іноді називають 13-сегментною апроксимацією. Однак для полегшення опису алгоритмів кодування при сегментній характеристиці компандування використовується 16-сегментне представлення - точно таке ж, як і у випадку сегментної характеристики із законом μ.

У табл. 3.2 зазначені кінцеві точки сегментів, кроки квантування й відповідні коди для восьмиразрядної сегментної характеристики із законом А. Для цілочисельного представлення ці величини дані виходячи з максимальної амплітуди сигналу, рівної 4096 умовним одиницям. На мал. 3.20 представлена теоретична характеристика апроксимації закону А, де вона протиставляється з характеристикою апроксимації за законом μ, представленої на мал. 3.19. Відзначимо, що характеристика із законом А дає трохи більший динамічний діапазон. Однак характеристика із законом А поступається характеристиці із законом μ по якості передачі слабких сигналів (шумів незавантаженого каналу). Різниця в показниках передачі для слабких сигналів обумовлена тим, що розмір мінімального кроку при законі А дорівнює 2/4096, а при законі μ - 2/8159. Відзначимо, що до того ж при апроксимації закону А вихідний сигнал для нульового вхідного сигналу в першому кроці квантування має невизначену величину (тобто використовується квантувач із робочою точкою, встановленою на границі кроків квантування). Однак при швидкості передачі 64 кбіт/с різниця між таким положенням робочої крапки й установкою її посередині кроку квантування невідчутна.

Таблиця 3.2 – Таблиця кодування (декод-ня) для сегментної характеристики із законом А

Діапазон вхідних амплітуд	Розмір кроку	Код сегмента	Код кроку квантування	Номер кодової комбінації	Амплітуда на виході декодера
0 - 2 2 - 4 . . . 30 - 32 32 - 34 . . . 62 - 64	2	000 001	0000 0001 . . . 1111 0000 . . . 1111	0 1 . . . 15 16 . . . 31	1 3 . . . 31 33 . . . 63
64 - 68 . . . 124 - 128	4	010	0000 . . . 1111	32 . . . 47	66 . . . 126
128 - 136 . . . 248 - 256	8	011	0000 . . . 1111	48 . . . 63	132 . . . 252
256 - 272 . . . 496 - 512	16	100	0000 . . . 1111	64 . . . 79	264 . . . 504
512 - 544 . . . 992 - 1024	32	101	0000 . . . 1111	80 . . . 95	528 . . . 1008
1024 - 1088 . . . 1984 - 2048	64	110	0000 . . . 1111	96 . . . 111	1056 . . . 2016
2048 - 2176 . . . 3968 - 4096	128	111	0000 . . . 1111	112 . . . 127	2112 . . . 4032

ОПИС МОДЕЛІ

Модель призначена для дослідження характеристик кодування сигналів за допомогою ІКМ із А - законом компандування. Модель містить програмні модулі:

• НЧ генератора;

• кодеку;

• таблиці, у яку виводяться значення компандованого й некомпандованого сигналу.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ

1. Завантажте модель в MathConnex 7.0.

2. Запустіть модель на виконання.

3. Запишіть значення компандованого й некомпандованого сигналу (з деяким кроком напротязі одного періоду).

4. Визначте точки перегину функції компандування.

5. Вийдіть із програми MathConnex 7.0.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Розкажіть принцип дії Ікм-кодеків із А-законом компандування.

2. Опишіть алгоритм роботи кодеку імітаційної моделі.

3. Обґрунтуйте оптимальні режими експлуатації ікм-кодеків з А-законом компандування.

4. Розкажіть відмінності ікм-кодеків з різними законами компандування.

5. Наведіть схему кодека із А-законом компандування.

6. Наведіть графік роботи кодека і поясніть його.

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Конспект лекцій.

2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники в 2-х томах -М.: Мир, 1986.

3. Белами Дж. Цифровая телефония: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986.