ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4
Дослідження імітаційної моделі адаптивного диференціального імпульсно-кодового модулятора
Мета роботи: вивчення принципів дії й характеристик адаптивного диференціального імпульсно-кодового модулятора, аналіз характеристик імітаційного моделювання.
Домашнє завдання: вивчіть принцип дії й схему включення адаптивного диференціального імпульсно-кодового модулятора, його основні характеристики.
КОРОТКА ТЕОРІЯ
Система ІКМ, у якій відповідно до змін сигналу регулюється один з основних параметрів О, h, d, або будь-яка сукупність із них — два, три, чотири, називається адаптивною імпульсно-кодовою модуляцією (АІКМ). Здійснювана в АІКМ адаптація є параметричною.
Аналіз характеристик сигналу може здійснюватися з використанням, як аналогового вхідного сигналу, так і дискретизованого вихідного сигналу.
На практиці часто використовується простий алгоритм регулювання (мал.1), коли поточний нульовий рівень шкали квантування вибирається рівним попередньому квантованному відліку, помноженому на коефіцієнт а, де а<1. Систему такого виду називають диференціальною імпульсно-кодовою модуляцією (ДІКМ).
Рис.1.
При а=1 ДІКМ називають звичайною або класичної, а при а<1-ДІКМ із загасанням.
На мал. 2 як приклад наведена дискретизація сигналу за допомогою звичайної ДІКМ. Діапазон квантування заданий симетричними порогами ±А, усередині діапазону розташовані інтервали квантування: тут три - в області позитивних значень сигналу, три - в області негативних значень. Крім того, є дві області поза діапазоном – області обмеження, так що в цьому випадку всього вісім рівнів квантування.
Рис.2.
Усередині діапазону оцінні значення — рівні квантування — розташовані в середині інтервалів квантування, а поза діапазоном — на відстані h/2 від відповідних порогів, де h — інтервал квантування, що називається при рівномірному квантуванні також кроком квантування. Оцінні значення у верхній і нижній (щодо нульового рівня) напівплощинах розташовані симетрично ±h/2, ±(3/2)h, ±(5/2)h, ±(7/2)h. Оцінні значення нумеруються, починаючи з —(7/2) h. Кодові слова, що відповідають оцінним значенням, являють собою номери рівнів квантування у двійковому записі. Такий код називається натуральним двійковим, і для даного випадку представлений у табл.1. Кодові слова передаються по дискретному каналу зв'язку. На прийомній стороні декодер, користуючись тією ж кодовою таблицею, ставить у відповідність кожному прийнятому трисимвольному слову відповідне йому оцінне значення. Тому що оцінне значення відповідає різницевому сигналу, тобто для того, щоб знайти квантований відлік, треба скласти оцінні значення. По квантованим відлікам здійснюється відновлення аналогового сигналу. Для цього використовується який-небудь метод апроксимації, наприклад поліноміальна інтерполяція. При нульовому ступені полінома сигнал між відліками має постійне значення - східчаста інтерполяція, при ступені одиниця сигнал між відліками апроксимується - прямолінійна інтерполяція, при ступені два - параболи й т.д.
|
Таблиця 1 |
||
|
Оцінне значення (у частках А) |
—7/2 —5/2 —3/2 |
—1/2 1/2 3/2 5/2 7/2 |
|
Кодове слово |
000 001 010 |
011 100 101 110 111 |
ОПИС МОДЕЛІ
Модель призначена для дослідження характеристик кодування сигналів за допомогою АДІКМ. Модель містить програмні модулі:
-
НЧ генератора;
-
Кодека (алгоритм роботи представлений на мал.3);
-
осцилографа;
-
аналізатора спектра.
ЕТАПИ РОБОТИ
Зняття осциллограм, амплітудно-частотних характеристик АДІКМ-кодека.
Рис.3.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ
-
Завантажте модель в MathConnex 7.0.
-
Запустіть модель на виконання.
-
Замалюйте осцилограму адаптації кроку квантування.
-
Змінюючи частоту квантування 32, 64 і 128 кгц спостерігайте зміну кроку квантування.
-
Вивчіть алгоритм адаптації.
-
Вийдете із програми MathConnex 7.0.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
-
Розкажіть принцип дії АДІКМ-кодеків.
-
Приведіть параметри адаптації кодування.
-
Опишіть алгоритм адаптації кодека імітаційної моделі.
-
Обґрунтуйте оптимальні режими експлуатації АДІКМ-кодеків.
ЛІТЕРАТУРА
-
Конспект лекцій.
-
Хоровіц П., Хілл У. Мистецтво схемотехніки в 2-х томах -М.: Мир, 1986.
-
Белами Дж. Цифровая телефония: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986.