UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE SISTEMAS DIGITALES Y TELECOMUNICACIONES SISTEMA DE COMUNICACIONES GUIA DE LABORATORIO # 1Digitalización de Señales usando PCM y Compander Cuantizacion Uniforme con K=4 bits de codificacion 1 0.8 0.6 0.4 0.2 Amplitud 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Tiempo 0.6 0.7 0.8 0.9 x 10 1 -3 Elaborador por: M.Sc. Fernando Flores Lugar y Fecha: Managua, 04 de octubre de 2011. M.Sc. Fernando Flores Guido Página 1 INTRODUCCION Dentro de un sistema de comunicaciones digital, la primera etapa se encarga de la digitalización de la fuente de información. Esta función recae sobre el bloque de codificación de fuente. El bloque codificador de fuente permite digitalizar la señal analógica de entrada, que para nuestro caso será Voz, en una secuencia binaria. En la Unidad 2, se estudiaron diversas técnicas para alcanzar este propósito. En el presente laboratorio, nos centraremos en la técnica PCM-Uniforme y PCM-NoUniforme i.e. utilización del compander. OBJETIVOS Analizar la técnica de PCM utilizada en el bloque de codificación de fuente haciendo uso de la herramienta computacional Matlab®. Específicos Utilizar Matlab® para la simulación de sistemas PCM. Analizar el fenómeno de cuantización y codificación en el sistema PCM. Verificar los efectos de variar los bits de codificación. Calcular los valores de SQNR Utilizar adquisición de datos (Voz) para su digitalización. Analizar el comportamiento del sistema PCM de voz al aplicar el compander. Recursos a Utilizar: Laboratorio de Simulación Matlab® Trabajo previo: 1. Leer sobre la técnica de PCM y el uso de compander. 2. Analizar los script a utilizar en y agregados en Matlab®. DESARROLLO 1. Crear un script donde se genere una salida senoidal de 1KHz. 2. Aplicar la digitalización con PCM utilizando el script propuesto en anexos. 3. Grafique las dos señales la señal original y la señal cuantizada con un valor de entre 1-8 bits, y graficar la señal de error (error= x-xq), como se muestra en la siguiente gráfica M.Sc. Fernando Flores Guido Página 2 senal original vs senal cuantizada 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 x 10 1 -3 senal error (error=x-xq) 0.08 0.06 0.04 0.02 0 -0.02 -0.04 -0.06 -0.08 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 x 10 1 -3 4. Varié la cantidad de bits de 1 a 8 y analice los resultados a través de las gráficas y el SQNRdB 5. Utilice el comando wavread para convertir un archivo de audio wav a un vector de Matlab®. 6. Hágalo pasar por un compander usando la ley A y la Ley µ. 7. Digitalice usando PCM. 8. Gráfique y analices los resultados de la señal de audio al hacerla pasar por una compander. 9. Utilice el comando wavrecord para grabar su voz y analizarla desde Matlab®. 10. Gráfique y reproduzca la señal grabada. 11. Hágalo pasar por un compander usando la ley A y la Ley µ. 12. Digitalice usando PCM. 13. Gráfique y reproduzca las diferentes señales analices los resultados de la señal de audio con y sin un compander. RESULTADOS A REPORTAR 1. Respuesta a cada una de las preguntas de los incisos del desarrollo. 2. Gráficas y análisis de los resultados que se proponen. 3. Los Script desarrollado para el laboratorio. M.Sc. Fernando Flores Guido Página 3 ANEXOS Tomados del libro Comtemporary System Communications, Proakis function [sqnr,a_quan,code]=u_pcm(a,n) %U_PCM uniform PCM encoding of a sequence % [SQNR,A_QUAN,CODE]=U_PCM(A,N) % a=input sequence. % n=number of quantization levels (even). % sqnr=output SQNR (in dB). % a_quan=quantized output before encoding. % code=the encoded output. amax=max(abs(a)); a_quan=a/amax; b_quan=a_quan; d=2/n; q=d.*[0:n-1]; q=q-((n-1)/2)*d; for i=1:n a_quan(find((q(i)-d/2 <= a_quan) & (a_quan <= q(i)+d/2)))=... q(i).*ones(1,length(find((q(i)-d/2 <= a_quan) & (a_quan <= q(i)+d/2)))); b_quan(find( a_quan==q(i) ))=(i-1).*ones(1,length(find( a_quan==q(i) ))); end a_quan=a_quan*amax; nu=ceil(log2(n)); code=zeros(length(a),nu); for i=1:length(a) for j=nu:-1:0 if ( fix(b_quan(i)/(2^j)) == 1) code(i,(nu-j)) = 1; b_quan(i) = b_quan(i) - 2^j; end end end sqnr=20*log10(norm(a)/norm(a-a_quan)); M.Sc. Fernando Flores Guido Página 4