Pulse Coded Modulation

PCM (Pulse Coded Modulation) este o tehnica de codare a semnalului vocal

definita in standardul ITU-T G.711 si este metoda care se foloseste in telefonia

digitala pentru a coda semnalul de voce.

Primul pas in conversia semnalului vocal analogic in semnal digital este

filtrarea semnalului analogic, adica limitarea la banda de frecventa telefonica [300

Hz, 3400 Hz]. Urmatorul pas este esantionarea, la o frecventa care sa respecte

teorema esantionarii, Fe > 2*Fm, astfel frecventa de esantionare a fost aleasa Fe = 8

kHz. Se poate observa ca filtrarea are rolul de a preveni aparitia fenomenului de

aliere. Dupa ce a avut loc esantionarea, urmatorul pas este compresia semnalului,

proces ce se realizeaza prin cuantizare neuniforma.

Compandarea

Compandarea este procesul de compresie a semnalului, la sursa, iar apoi

expandarea lui la destinatie (compandare = compresie + expandare). Aceasta operatie

este efectuata conform legilor de compresie, legea - (1) si legea A (2).

Legea - Legea A

,0 1

ln(1 )

ln(1 )

( ) sgn( ) - <

+

+ -

= - x

x

f x x

-

-

(1)

- folosita in Statele Unite ale Americi si

Japonia cu - =255

- -

-

- -

-

-

- <

+

+ -

-

- - <

=

1

1

,

1 ln( )

1 ln( )

sgn( )

1

,0

( )

x

A A

A x

x

A

A x x

f x (2)

- Folosita in Europa cu A = 87.6, valoare

pentru care se obtine continuitate

Exercitiu : Determinati expresiile matematice corespunzatoare caracteristicilor de

expandare pentru legile de compresie de mai sus ( valoarea x in functie de y).

in figura 1 se da schema bloc a unui compandor :

- esantioanele semnalului vocal se cuantizeaza uniform pe 16 biti

- se aplica una dintre legile de compresie (1) sau (2)

- se elimina cei mai putin semnificativi 8 biti (figura 2)

Figura 1 - Schema bloc a compandorului

La destinatie se trece din nou la 16 biti prin completarea celor 8 biti eliminati

cu valoarea 100000002

(12810), ceea ce reduce la jumatate valoarea maxima pe care o

poate lua eroarea de cuantizare. Urmatorul pas este de a aplica functia de expandare

corespunzatoare celei de compresie folosite la sursa.

Figura 2 - Procesul de recuantizare

Legea de compresie -

in figura 3 este data caracteristica de compresie normalizata a legii - pentru

diverse valori ale lui - , iar in figura 4 este data caracteristica segmentata a legii -

Figura 3 - Caracteristica de compresie normlizata a legii -

Figura 4 - Caracteristica segmentata a legii - - partea pozitiva

in practica caracteristica din figura 3 (- =255) se aproximeaza in 16 segmente,

8 pe partea pozitiva si 8 pe cea negativa (figura 4), iar fiecare segment este impartit in

16 subsegmente (figura 5). in cadrul fiecarui segment de pe axa X se efectueaza o

cuantizare uniforma pe 4 biti.