Pulskode modulering er en metode som brukes til å konvertere en analogt signal til et digitalt signal slik at et modifisert analogt signal kan overføres gjennom det digitale kommunikasjonsnettverket. PCM er i binær form, så det vil bare være to mulige tilstander høyt og lavt (0 og 1). Vi kan også få tilbake vårt analoge signal ved demodulering. Pulskodemoduleringsprosessen utføres i tre trinn, prøvetaking, kvantisering og koding. Det er to spesifikke typer pulskodemodulasjoner, for eksempel differensialpulskodemodulasjon (DPCM) og adaptiv differensialpulskodemodulasjon (ADPCM)

“2 -bits adder boolsk uttrykk ”

Blokkdiagram over PCM

Her er et blokkdiagram over trinnene som er inkludert i PCM.

I prøvetaking bruker vi PAM-sampler som er Pulse Amplitude Modulation Sampler som konverterer kontinuerlig amplitudesignal til Diskret-tid-kontinuerlig signal (PAM-pulser). Det grunnleggende blokkdiagrammet for PCM er gitt nedenfor for bedre forståelse.

Hva er en pulskodemodulering?

For å få en pulskodemodulert bølgeform fra en analog bølgeform ved senderen ende (kilde) til en kommunikasjonskrets, amplituden til de analoge signalprøvene med jevne tidsintervaller. Samplingsfrekvensen eller et antall prøver per sekund er flere ganger den maksimale frekvensen. Meldingssignalet konvertert til binær form vil vanligvis være i antall nivåer som alltid har en styrke på 2. Denne prosessen kalles kvantisering.

Grunnleggende elementer i PCM-systemet

Ved mottakerenden dekoder en pulskodemodulator det binære signalet tilbake til pulser med samme kvantenivåer som de i modulatoren. Ved ytterligere prosesser kan vi gjenopprette den originale analoge bølgeformen.

Pulse Code Modulation Theory

Dette blokkdiagrammet ovenfor beskriver hele PCM-prosessen. Kilden til kontinuerlig tid meldingssignal føres gjennom et lavpassfilter, og deretter blir prøvetaking, kvantisering, koding gjort. Vi vil se detaljert trinn for trinn.

Prøvetaking

Sampling er en prosess for å måle amplituden til et kontinuerlig tidssignal ved diskrete øyeblikk, konverterer det kontinuerlige signalet til et diskret signal. For eksempel konvertering av en lydbølge til en sekvens av prøver. Prøven er en verdi eller et sett verdier på et tidspunkt, eller den kan fordeles. Sampler trekker ut prøver av et kontinuerlig signal, det er et delsystem, ideelt sampler produserer prøver som tilsvarer den øyeblikkelige verdien av det kontinuerlige signalet ved de spesifiserte forskjellige punktene. Samplingsprosessen genererer flat-top Pulse Amplitude Modulated (PAM) signal.

Analogt og samplet signal

Samplingsfrekvens, Fs er antall gjennomsnittlige prøver per sekund, også kjent som samplingsfrekvens. I følge Nyquist-teoremet skal samplingsfrekvensen være minst 2 ganger den øvre grensefrekvensen. Samplingsfrekvens, Fs> = 2 * fmax for å unngå aliasing-effekt. Hvis samplingsfrekvensen er veldig høyere enn Nyquist-hastigheten, blir den oversampling, teoretisk sett kan et båndbreddebegrenset signal rekonstrueres hvis det samples til over Nyquist-hastigheten. Hvis prøvetakingsfrekvensen er mindre enn Nyquist-frekvensen, blir den undersampling.

I utgangspunktet brukes to typer teknikker for prøvetakingsprosessen. Disse er 1. Naturlig prøvetaking og 2. Flat prøvetaking.

Kvantisering

I kvantisering, en analog prøve med en amplitude som konverteres til en digital prøve med en amplitude som tar en av et spesifikt definert sett med kvantiseringsverdier. Kvantisering gjøres ved å dele rekkevidden av mulige verdier til de analoge prøvene i noen forskjellige nivåer og tildele midtverdien til hvert nivå til et hvilket som helst utvalg i kvantiseringsintervallet. Kvantisering tilnærmer de analoge prøveverdiene med de nærmeste kvantiseringsverdiene. Så nesten alle de kvantiserte prøvene vil avvike fra de originale prøvene med en liten mengde. Det beløpet kalles kvantiseringsfeil. Resultatet av denne kvantiseringsfeilen er at vi vil høre en hvesende lyd når vi spiller et tilfeldig signal. Konvertering av analoge prøver til binære tall som er 0 og 1.

I de fleste tilfeller vil vi bruke ensartede kvantiserere. Ensartet kvantisering er anvendelig når prøveverdiene er i et endelig område (Fmin, Fmax). Det totale dataområdet er delt inn i 2n nivåer, la det være L-intervaller. De vil ha samme lengde Q. Q er kjent som kvantiseringsintervall eller kvantiseringstrinnstørrelse. I ensartet kvantisering vil det ikke være noen kvantiseringsfeil.

Jevnt kvantifisert signal

Som vi vet,
L = 2n, deretter trinnstørrelse Q = (Fmax - Fmin) / L.

“forskjellen mellom lan og vlan ”

Intervall i tilordnes middelverdien. Vi lagrer eller sender bare indeksverdien for den kvantiserte verdien.

En indeksverdi av kvantisert verdi Qi (F) = [F - Fmin / Q]

Kvantifisert verdi Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Men det er noen problemer som er reist i ensartet kvantisering

Bare optimalt for det jevnt fordelte signalet.
Ekte lydsignaler er mer konsentrerte nær nuller.
Det menneskelige øret er mer følsomt for kvantiseringsfeil til små verdier.

Løsningen på dette problemet er å bruke ikke-ensartet kvantisering. I denne prosessen er kvantiseringsintervallet mindre nær null.

Koding

Koderen koder for de kvantiserte prøvene. Hver kvantiserte prøve er kodet til en 8-biters kodeord ved å bruke A-lov i kodingsprosessen.

Bit 1 er den viktigste biten (MSB), den representerer polariteten til prøven. '1' representerer positiv polaritet og '0' representerer negativ polaritet.
Bit 2,3 og 4 definerer plasseringen av prøveverdien. Disse tre biter sammen danner en lineær kurve for negative eller positive prøver på lavt nivå.
Bit 5,6,7 og 8 er de minst signifikante bitene (LSB) den representerer en av segmentene kvantisert verdi. Hvert segment er delt inn i 16 kvantenivåer.

PCM er to typer Differential Pulse Code Modulation (DPCM) og Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM).

I DPCM er bare forskjellen mellom en prøve og den forrige verdien kodet. Forskjellen vil være mye mindre enn den totale prøveverdien, så vi trenger noen biter for å få samme nøyaktighet som i vanlig PCM. Slik at den nødvendige bithastigheten også vil redusere. For eksempel, i 5-biters kode er 1 bit for polaritet og de resterende 4 bitene for 16 kvantenivåer.

ADPCM oppnås ved å tilpasse kvantiseringsnivåene til analoge signalegenskaper. Vi kan estimere verdiene med de foregående prøveverdiene. Feilestimering gjøres som den samme som i DPCM. I 32Kbps ADPCM-metodeforskjell mellom den forutsagte verdien og prøven, blir verdien kodet med 4 biter, slik at vi får 15 kvantenivåer. I denne metoden er datahastigheten halvparten av konvensjonell PCM.

Pulse Code Demodulation

Pulse Code Demodulation vil gjøre det samme modulasjonsprosess baklengs. Demodulering starter med avkodingsprosessen, under overføring vil PCM-signalet bli påvirket av støyinterferens. Så før PCM-signalet sendes inn i PCM-demodulatoren, må vi gjenopprette signalet til det opprinnelige nivået for at vi bruker en komparator. PCM-signalet er et seriepulsbølgesignal, men for demodulering trenger vi en bølge for å være parallell.

Ved å bruke en seriell til parallellomformer vil seriepulsbølgesignalet bli konvertert til et parallelt digitalt signal. Etter at signalet vil passere gjennom n-bits dekoderen, bør det være en digital til analog omformer. Dekoderen gjenoppretter de opprinnelige kvantiseringsverdiene til det digitale signalet. Denne kvantiseringsverdien inkluderer også mange høyfrekvente harmoniske med originale lydsignaler. For å unngå unødvendige signaler bruker vi et lavpasfilter i den siste delen.

Fordeler med pulskodemodulering

Analoge signaler kan overføres via en høyhastighets digital kommunikasjonssystem .
Sannsynligheten for å oppstå feil vil reduseres ved bruk av passende kodingsmetoder.
PCM brukes i Telkom-systemet, digital lydopptak, digitaliserte videospesialeffekter, digital video, talepost.
PCM brukes også i radiokontrollenheter som sendere og også en mottaker for fjernstyrte biler, båter, fly.
PCM-signalet er mer motstandsdyktig mot forstyrrelser enn normale signaler.

Dette handler om Pulskodemodulering og demodulering . Vi tror at informasjonen i denne artikkelen er nyttig for deg for en bedre forståelse av dette konseptet. Videre, eventuelle spørsmål angående denne artikkelen eller hjelp til implementering elektriske og elektroniske prosjekter , kan du nærme oss ved å kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørsmål til deg, hva er anvendelsene av pulskodemodulering?

Fotokreditter: