Compandarea

Compandarea

Pe langa alegerea unui numar mare de intervale de cuantizare, pentru micsorarea zgomotului de cuantizare se foloseste si compandarea. Din cele N=2⁸=256 intervale de cuantizare, 128 sunt pentru valori pozitive si 128 pentru valori negative ale semnalului. In practica sistemelor telefonice cu M.I.C. sunt intalnite 3 metode de compandare:

a)      compandarea semnalului in analogic;

b)      compandarea semnalului numeric;

c)      compandarea directa in codec.

Prima metoda de compandare s-a folosit la primul tip de sistem M.I.C., dar datorita dificultatilor folosirii diodelor in realizarea caracteristicii de transfer a compresorului si expandorului, metoda a fost parasita.

Compandarea in numeric

Fig. 6.15. Schema de compandare in numeric

Are avantajul ca nu introduce erorile specifice metodei analogice si o pereche compresor-expandor este comuna tuturor cailor.

La emisie, convertorul analog/digital(A/D) ofera un semnal numeric X de 12 biti dupa principiul convertoarelor cu numarare sau cu aproximare succesiva. Compresorul numeric transforma codul de 12 biti in cod de 8 biti. La receptie, codul de 8 biti este expandat intr-un cod de 13 biti(bitul 13 nu poarta informatie, fiind generat local pentru intreteserea caracteristicilor).

Pentru compandarea sunt cunoscute doua legi de compandare:

legea A, utilizata mai ales in Europa;

legea , specifica S.U.A. si Japonia.

Pentru ambele legi, ITU-T(CCITT) a emis recomandari in Cartea Galbena, volumul III, fascicola 3, avand avizul 6.711(1980).

Legea de compandare A

A fost propusa in 1962 de K.W.Cattermole.

Cu notatiile:    x = valoarea instantanee a semnalului telefonic;

y = valoarea instantanee a semnalului cu dinamica comprimata,

in care x si y[-1.1], adica sunt valori normalizate; legea de compandare A se defineste astfel:

, pentru (liniara) (6.8.)

, pentru (logaritmica)

Fig. 6.16. Caracteristica de compresie si extensie a legii "A"

Proprietatile legii A

legea este liniara pana la x=si logaritmica pentru

panta in origine (pentru portiunea liniara) este si arata factorul cu care se micsoreaza treptele de cuantizare pentru portiunea liniara.

Pentru a se putea realiza aproximarea legii A cu segmente de dreapta prin circuite digitale, G_c se ia o putere a lui 2 si anume G_c=2⁴=16.

In acest caz, castigul de compandare este:

g_c=20lgG_c=20lg16=24,1dB (6.9.)

Concluzii:

panta dreptei din origine:16

valoarea constantei A este de 87,6

Aproximarea caracteristicii coderului cu segmente de dreapta este aratata in figura de mai jos:

Fig. 6.17. Caracteristica segmentata a legii "A"

Pentru o polaritate exista 8 segmente de dreapta numerotate L=0,1,2,,7. Segmentele 0,1 au aceeasi panta 16, iar panta segmentelor urmatoare scade in raport cu 2:1, astfel ca ultimul segment are panta 16/64 = , iar raportul pantelor extreme este 16/0,25 = 64 si se numeste factor de compresie C=64, care in decibeli are valoarea: c=20lgC=20lg64=36dB.

Pentru ambele polaritati rezulta o curba in S cu 13 segmente (4 din cele 16 - cele din jurul originii - au aceeasi panta).

Rezulta pentru raportul S/Q urmatoarea caracteristica compandata:

Fig. 6.18. Forma compandata a caracteristicii data de legea "A"

Se constata ca:

rszc devine zero la nivelul semnalului egal cu -74dB;

pentru nivele mari ale semnalului(≥-36dB), rszc devine constant, egal cu 38dB.

Gabaritul CCITT pentru zgomotul de cuantizare este aratat in fig. 6.19.

Fig. 6.19. Recomandarea ITU-T pentru rszc