Teoria supraesantionarii

Teoria supraesantionarii

Informatia intr-un semnal analogic este bidimensionala: raportul semnal zgomot reprezinta o dimensiune iar latimea de banda de frecventa alta dimensiune. Figura de mai jos arata o arie care este produsul dintre latimea de banda de frecventa si raportul semnal zgomot exprimat liniar. Daca un semnal de intrare dat in figura 2.3 a este modulat pe o cale perfecta el poate fi transportat pe un canal cu o jumatate de raport semnal zgomot (-6dB) daca latimea lui de banda de frecventa se dubleaza sau cu un sfert din raportul semnal zgomot (-12dB) daca latimea de banda de frecventa se mareste de 4 ori (figura 2.3 b)

Figura 2.3. Ilustrarea capacitatii de informatie ca produsul dintre latimea de banda de frecventa si raportul semnal zgomot () liniar

Figura 2.3 b arata ca aceeasi cantitate de informatie poate fi trasportata pe canal cu un raport semnal zgomot cu 6 dB mai putin, daca latimea de banda folosita este dublata cu un raport semnal zgomot mai mic cu 12 dB, daca latimea de banda de frecventa este marita de 4 ori, in ipoteza ca schema de modulatie este perfecta. Aceasta teorie prezice ca daca un semnal audio este de banda de frecventa mare, de exemplu folosirea unui emitator de radio difuziune modulat in frecventa raportul semnal zgomot al semnalului demodulat va fi mai mare decat acela al canalului prin care trece.De asemenea semnalul MF stereo va avea mai mult suierat deoarece cele 2 canale audio folosesc aceeasi latime de banda de frecventa a emitatorului. Fiecare poate avea numai jumatate din capacitatea de informatie astfel se vor pierde 6 Db din raportul semnal zgomot. In practica lucrurile sunt usor mai rele deoarece procesul nu este perfect.

La receptie, la iesirea demodulatorului FM, se obtine semnalul stereo multiplex, indiferent daca receptorul este stereofonic sau monofonic. Daca receptorul este monofonic, prin amplificatorul de audiofrecvența, care are banda de 15 kHz, va trece numai semnalul suma (L+R) care va furniza recepția monofonica. In schimb, semnalele pilot si auxiliar stereo avand frecvențe mai mari de 15 kHz nu vor trece prin AAF. Daca receptorul este stereo , atunci semnalul multiplex de la iesirea demodulatorului FM este decodificat intr-un etaj decodor obținandu-se semnalele L si R ce se aplica separat celor doua AAF de inalta fidelitate.

Informatia intr-un semnal analogic poate fi transportata folosind scheme analogice de modulatie in orice combinatie intre latimea de banda de frecventa si raportul semnal zgomot care rezulta din capacitatea alocata canalului.

In audio digital un semnal avand numai doua stari, cunoscut fiind ca se va folosi un canal binar, este necesar un raport semnal zgomt slab, dar o latime de banda de frecventa corespunzator ridicata. Este util de a examina capacitatea de informatie in domeniu digital. In figura de mai jos se arata mai multe exemple.Un singur digit binar poate avea numai doua stari, astfel acesta poate transporta numai doua informatii. Doi digiti binari impreuna pot avea patru stari, deci pot fi transportate patru informatii. Trei digiti dau opt cuvinte de informatie, ceea ce inseamna aproape trei cuvinte pe digit. Pentru sistemul cu 16 biti avem 4K cuvinte /bit. Este mereu mai eficient, in termeni de capacitate de informatie, de a folosi combinatii de cuvinte binare lungi, decat de a transmite biti singulari pentru fiecare cuvant de informatie. Acesta este motivul pentru care PCM-ul este mai popular decat modulatia delta, in ciuda simplitatii implementarii celei din urma. PCM-ul face simplu folosirea mai eficienta a capacitatii canalului binar.

Stocarea sau sistemul de transmisiune este uzual in PCM, unde rata esantionarii este cu putin mai mare decat de doua ori banda de frecventa audio. In convertoarele A/D si D/A frecventa de esantionare va fi mai mare, deoarece apar avantaje la realizarea filtrelor analogice. Sunt si alte avantaje, deoarece atunci cand rata de esantionare este crescuta, lungimea cuvintelor de esantionare poate fi redusa.

Figura 2.5. Capacitatea de informatie creste marind lungimea cuvintelor

Fiigura 2.6. Capacitatea de informatie poate fi mentinuta constanta cand frecventa de esantionare se dubleaza, stergand cate 1 bit din fiecare cuvant. In toate cazurile capacitatea de informatie este 16F.

Figura 2.6. arata inversul cazului din figura 2.5. Viteza de informatie este mentinuta constanta si astfel frecventa de esantionare se dubleaza, deci un bit poate fi sters din lungimea cuvantului. Astfel folosind esntionarea, nu numai ca nu sunt probleme cu filtrele analogice, dar si lungimea cuvintelor convertoarelor este mica, fiind mai usor de contruit. Teoria prezice numai ce este posibil: Aceasta nu garanteaza succesul. Supraesntionarea inseamna simplu cresterea frecventei de esantionare. In plus mecanismele sunt necesare pentru a putea reduce lungimea cuvintelor.