2. Опис імітаційної моделі

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

• НЧ генератора;

• кодека;

• інспектор значень.

1. 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. Побудуйте графік робочих характеристик кодека (за прикладом рис.5)

6. Вийдіть із програми MathConnex 7.0.

1. ЗМІСТ ЗВІТУ

1. Тема та мета роботи

2. Протокол виконання роботи: значення сигналів, відповідно до п.3 Порядку виконання.

3. Індивідуальне завдання за вказівкою викладача

4. Висновки

1. Контрольні питання

1. Розкажіть принцип дії ІКМ-кодека з μ-законом компандування.

2. Опишіть алгоритм роботи кодека імітаційної моделі.

3. Обґрунтуйте оптимальні режими експлуатації ІКМ-кодеків з μ-законом компандування.

4. Наведіть схему ІКМ-кодека з μ-законом компандування.

5. Наведіть та поясніть графік функції компандування за μ-законом.

6. Наведіть та поясніть графік робочої характеристики кодека.

7. Як впливає на роботу кодека з μ-законом компандування розрядність?

3 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

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

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.

3. 1. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

3.1.1 Загальні 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.

Рисунок 3.1.1.1 – Протиставлення теоретичної характеристики апроксимації закону А та характеристики апроксимації за законом μ

У табл.3.1.1.1 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 рис.3.1.1.1 представлена теоретична характеристика апроксимації закону А, де вона протиставляється з характеристикою апроксимації за законом μ, представленої на рис.3.1.1.1. 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 3.1.1.1 – 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

Продовження таблиці 3.1.1.1 - 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
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