Pulssikoodi modulointi on menetelmä jota käytetään muuntamaan analoginen signaali digitaaliseksi signaaliksi jotta modifioitu analoginen signaali voidaan lähettää digitaalisen viestintäverkon kautta. PCM on binäärimuodossa, joten korkeita ja matalia tiloja on vain kaksi (0 ja 1). Voimme myös saada takaisin analogisen signaalin demoduloimalla. Pulssikoodimodulaatio tapahtuu kolmessa vaiheessa: näytteenotto, kvantisointi ja koodaus. Pulssikoodimodulaatioita on kahta erityistyyppiä, kuten differentiaalinen pulssikoodimodulaatio (DPCM) ja adaptiivinen differentiaalipulssikoodimodulaatio (ADPCM).

“mitä eroa on tasavirtasähkö ja vaihtovirta ”

PCM: n lohkokaavio

Tässä on lohkokaavio vaiheista, jotka sisältyvät PCM: ään.

Näytteenotossa käytämme PAM-näytteistintä, joka on pulssiamplitudimodulointisampleri, joka muuntaa jatkuvan amplitudisignaalin Diskreetti-aika-jatkuva signaaliksi (PAM-pulssit). PCM: n peruslohkokaavio on annettu alla ymmärrettävyyden parantamiseksi.

Mikä on pulssikoodimodulaatio?

Pulssikoodimoduloidun aaltomuodon saamiseksi analogisesta aaltomuodosta kohdassa lähettimen tietoliikennepiirin pää (lähde), analogisen signaalin näytteiden amplitudi säännöllisin väliajoin. Näytteenottotaajuus tai näytteiden määrä sekunnissa on useita kertoja maksimitaajuus. Binaarimuodoksi muunnettu sanomasignaali on yleensä tasojen lukumäärässä, joka on aina teho 2. Tätä prosessia kutsutaan kvantisoinniksi.

PCM-järjestelmän perusosat

Vastaanottimen päässä pulssikoodidemodulaattori dekoodaa binäärisignaalin takaisin pulsseiksi samoilla kvanttitasoilla kuin modulaattorissa olevat. Jatkuvilla prosesseilla voimme palauttaa alkuperäisen analogisen aaltomuodon.

Pulssikoodimodulaatioteoria

Tämä yllä oleva lohkokaavio kuvaa koko PCM-prosessin. Jatkuvan ajan lähde viestisignaali johdetaan alipäästösuodattimen läpi ja sitten suoritetaan näytteenotto, kvantisointi, koodaus. Näemme yksityiskohtaisesti askel askeleelta.

Näytteenotto

Näytteenotto on prosessi jatkuvan signaalin amplitudin mittaamiseksi erillisissä hetkissä, joka muuntaa jatkuvan signaalin erilliseksi signaaliksi. Esimerkiksi ääniaallon muuntaminen näytesarjaksi. Näyte on arvo tai arvojoukko ajankohtana tai se voidaan sijoittaa väliin. Sampleri poimi näytteitä jatkuvasta signaalista, se on alijärjestelmän ihanteellinen näytteenotin tuottaa näytteitä, jotka vastaavat jatkuvan signaalin hetkellistä arvoa määritetyissä eri pisteissä. Näytteenottoprosessi tuottaa tasaisen yläosan PAM-signaalin.

Analoginen ja näytteistetty signaali

Näytteenottotaajuus, Fs on keskimääräisten näytteiden määrä sekunnissa, joka tunnetaan myös nimellä näytteenottotaajuus. Nyquist-lauseen mukaan näytteenottotaajuuden tulisi olla vähintään 2 kertaa ylempi rajataajuus. Näytteenottotaajuus, Fs> = 2 * fmax Aliasing Effectin välttämiseksi. Jos näytteenottotaajuus on hyvin korkeampi kuin Nyquist-nopeus, siitä tulee ylinäytteistys, teoreettisesti kaistanleveydelle rajoitettu signaali voidaan rekonstruoida, jos näytteistetään Nyquist-nopeuden yläpuolella. Jos näytteenottotaajuus on pienempi kuin Nyquist-taajuus, siitä tulee alinäytteenotto.

Periaatteessa kahden tyyppisiä tekniikoita käytetään näytteenottoprosessiin. Nämä ovat 1. Luonnollinen näytteenotto ja 2. Litteän näytteenotto.

Kvantisointi

Kvantisoinnissa analoginen näyte, jonka amplitudi muuttuu digitaaliseksi näytteeksi amplitudilla, joka vie yhden erikseen määritellyistä kvantisointiarvojen joukosta. Kvantisointi tapahtuu jakamalla analogisten näytteiden mahdollisten arvojen alue joillekin eri tasoille ja osoittamalla kunkin tason keskiarvo mille tahansa näytteelle kvantisointivälillä. Kvantisointi lähentää analogisten näytteiden arvoja lähimpiin kvantisointiarvoihin. Joten melkein kaikki kvantisoidut näytteet eroavat alkuperäisistä näytteistä pienellä määrällä. Tätä määrää kutsutaan kvantisointivirheeksi. Tämän kvantisointivirheen seurauksena kuulemme sihisevän melun toistettaessa satunnaissignaalia. Muunna analogiset näytteet binääriluvuiksi, jotka ovat 0 ja 1.

Useimmissa tapauksissa käytämme yhtenäisiä kvantisoijia. Yhtenäinen kvantisointi on käytettävissä, kun näytearvot ovat rajallisella alueella (Fmin, Fmax). Kokonaisdata-alue on jaettu 2n tasoon, olkoon se L-välejä. Niillä on sama pituus Q. Q tunnetaan kvantisointivälinä tai kvantisointivaiheen koona. Yhdenmukaisessa kvantisoinnissa ei tule kvantisointivirhettä.

Tasaisesti kvantisoitu signaali

Kuten tiedämme,
L = 2n, sitten vaihekoko Q = (Fmax - Fmin) / L

“mihin termopareja käytetään ”

Intervalli i on kartoitettu keskiarvoon. Tallennamme tai lähetämme vain kvantisoidun arvon indeksiarvon.

Kvantisoidun arvon Qi (F) indeksiarvo = [F - Fmin / Q]

Kvantisoitu arvo Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Mutta yhtenäisessä kvantisoinnissa on joitain ongelmia

Optimaalinen vain tasaisesti jakautuneelle signaalille.
Todelliset äänisignaalit ovat keskittyneet nollien lähelle.
Ihmiskorva on herkempi kvantisointivirheille pienillä arvoilla.

Ratkaisu tähän ongelmaan on epätasainen kvantisointi. Tässä prosessissa kvantisointiväli on pienempi lähellä nollaa.

Koodaus

Kooderi koodaa kvantisoidut näytteet. Jokainen kvantisoitu näyte koodataan 8-bittinen koodisana käyttämällä A-lakia koodausprosessissa.

Bitti 1 on merkittävin bitti (MSB), se edustaa näytteen napaisuutta. ”1” edustaa positiivista napaisuutta ja “0” edustaa negatiivista napaisuutta.
Bitit 2,3 ja 4 määrittävät näytearvon sijainnin. Nämä kolme bittiä muodostavat yhdessä lineaarisen käyrän matalan tason negatiivisille tai positiivisille näytteille.
Bitti 5,6,7 ja 8 ovat vähiten merkitseviä bittejä (LSB), jotka edustavat yhtä segmenttien kvantisoidusta arvosta. Jokainen segmentti on jaettu 16 kvanttitasoon.

PCM on kahden tyyppinen differentiaalipulssikoodimodulaatio (DPCM) ja adaptiivinen differentiaalipulssikoodimodulaatio (ADPCM).

DPCM: ssä koodataan vain otoksen ja edellisen arvon välinen ero. Ero on paljon pienempi kuin otoksen kokonaisarvo, joten tarvitsemme joitain bittejä, jotta saisimme saman tarkkuuden kuin tavallisessa PCM: ssä. Joten myös vaadittu bittinopeus pienenee. Esimerkiksi 5-bittisessä koodissa 1 bitti on napaisuutta varten ja loput 4 bittiä 16 kvanttitasolle.

ADPCM saavutetaan sovittamalla kvantisointitasot analogisten signaalien ominaisuuksiin. Voimme arvioida arvot edellisillä näytearvoilla. Virhearviointi tapahtuu samalla tavalla kuin DPCM: ssä. Ennustetun arvon ja otoksen välisessä 32 kt / s ADPCM-menetelmäerossa arvo koodataan 4 bitillä, jotta saadaan 15 kvanttitasoa. Tässä menetelmässä datanopeus on puolet tavanomaisesta PCM: stä.

Pulssikoodidemodulaatio

Pulssikoodidemodulaatio tekee saman modulointiprosessi takaperin. Demodulaatio alkaa dekoodausprosessista, lähetyksen aikana kohinahäiriöt vaikuttavat PCM-signaaliin. Joten, ennen kuin PCM-signaali lähettää PCM-demodulaattoriin, meidän on palautettava signaali alkuperäiselle tasolle, jota käytämme vertailijaa. PCM-signaali on sarja pulssiaaltosignaali, mutta demodulointia varten aallon on oltava yhdensuuntainen.

Sarja-rinnakkaismuuntimella sarjapulssiaaltosignaali muunnetaan rinnakkaiseksi digitaalisignaaliksi. Sen jälkeen signaali kulkee n-bittisen dekooderin läpi, sen tulisi olla digitaalinen - analoginen muunnin. Dekooderi palauttaa digitaalisen signaalin alkuperäiset kvantisointiarvot. Tämä kvantisointiarvo sisältää myös paljon korkeataajuisia yliaaltoja alkuperäisillä äänisignaaleilla. Tarpeettomien signaalien välttämiseksi käytämme alipäästösuodatinta loppuosassa.

Pulssikoodimodulaation edut

Analogisia signaaleja voidaan lähettää nopealla digitaalisella signaalilla viestintäjärjestelmä .
Virheiden todennäköisyys pienenee käyttämällä sopivia koodausmenetelmiä.
PCM: ää käytetään Telkom-järjestelmässä, digitaalisessa äänitallenteessa, digitoiduissa video-erikoistehosteissa, digitaalisessa videossa, vastaajana.
PCM: ää käytetään myös radio-ohjausyksiköissä lähettiminä ja myös vastaanottimena kauko-ohjattaville autoille, veneille, lentokoneille.
PCM-signaali kestää paremmin häiriöitä kuin normaalit signaalit.

Tässä on kyse Pulssikoodimodulaatio ja demodulaatio . Uskomme, että tässä artikkelissa annetut tiedot auttavat sinua ymmärtämään tätä käsitettä paremmin. Lisäksi kaikki tätä artikkelia koskevat kyselyt tai apua toteutuksessa sähkö- ja elektroniikkaprojektit , voit ottaa meihin yhteyttä kommentoimalla alla olevassa kommenttiosassa. Tässä on kysymys sinulle, mitkä ovat pulssikoodimodulaation sovellukset?

Valokuvahyvitykset: