Differensiell pulskodemodulering er en analog teknikk til digital signalkonvertering . Denne teknikken prøver det analoge signalet og kvantifiserer deretter forskjellen mellom den samplede verdien og den forventede verdien, og koder deretter signalet for å danne en digital verdi. Før vi skal diskutere differensialpulskodemodulering, må vi kjenne feilene til PCM (Pulse Code Modulation) . Prøvene på et signal er sterkt korrelert med hverandre. Signalens verdi fra den nåværende prøven til neste prøve avviker ikke stort. De tilstøtende prøvene av signalet bærer den samme informasjonen med liten forskjell. Når disse prøvene er kodet av standard PCM-systemet, inneholder det resulterende kodede signalet noen overflødige informasjonsbiter. Figuren nedenfor illustrerer dette.
Redundante informasjonsbiter i PCM
Ovenstående figur viser et kontinuerlig tidssignal x (t) betegnet med en stiplet linje. Dette signalet samples ved flat-top prøvetaking med intervaller Ts, 2Ts, 3Ts ... nTs. Samplingsfrekvensen er valgt for å være høyere enn Nyquist-frekvensen. Disse prøvene blir kodet ved hjelp av 3-biters (7 nivåer) PCM. Prøvene blir kvantifisert til nærmeste digitale nivå som vist med små sirkler i figuren ovenfor. Den kodede binære verdien av hver prøve er skrevet på toppen av prøvene. Bare følg figuren ovenfor ved prøver tatt ved 4Ts, 5Ts og 6Ts er kodet til samme verdi av (110). Denne informasjonen kan bare bæres av en prøveverdi. Men tre prøver bærer den samme informasjonen som overflødig.
La oss nå vurdere prøvene ved 9Ts og 10Ts, forskjellen mellom disse prøvene bare på grunn av den siste biten og de to første bitene er overflødige siden de ikke endres. Så for å gjøre prosessen til denne overflødige informasjonen og for å få bedre resultater. Det er en intelligent beslutning å ta en forventet samplet verdi, antatt fra forrige produksjon og oppsummere dem med de kvantiserte verdiene. En slik prosess kalles en Differential PCM (DPCM) teknikk.
Prinsipp for differensiell pulskodemodulering
Hvis redundansen reduseres, vil den totale bithastigheten reduseres, og antall biter som kreves for å overføre en prøve, vil også reduseres. Denne typen digital pulsmodulasjonsteknikk kalles differensialpulskodemodulasjon. DPCM arbeider på prinsippet om prediksjon. Verdien av den nåværende prøven forutsettes fra de forrige prøvene. Forutsigelsen er kanskje ikke nøyaktig, men den er veldig nær den faktiske prøveverdien.
Differensiell pulskodemodulering Senderen
Figuren nedenfor viser DPCM-senderen. Senderen består av en komparator , quantizer, prediksjonsfilter og en koder.
Differensiell pulskodemodulator
Samplet signal er betegnet med x (nTs) og det forutsagte signalet er indikert med x ^ (nTs). Komparatoren finner ut forskjellen mellom den faktiske prøveverdien x (nTs) og den forventede verdien x ^ (nTs). Dette kalles signalfeil og betegnes som e (nTs)
e (nTs) = x (nTs) - x ^ (nTs) ……. (1)
Her produseres den forventede verdien x ^ (nTs) ved hjelp av et prediksjonsfilter (signalbehandlingsfilter) . Kvantiseringsutgangssignalet eq (nTs) og den forrige prediksjonen blir lagt til og gitt som inngang til prediksjonsfilteret, dette signalet betegnes med xq (nTs). Dette gjør spådommen nærmere det faktisk samplede signalet. Det kvantiserte feilsignalet eq (nTs) er veldig lite og kan kodes ved å bruke et lite antall biter. Dermed reduseres antall biter per prøve i DPCM.
Kvantiseringsutgangen ville bli skrevet som,
eq (nTs) = e (nTs) + q (nTs) …… (2)
Her er q (nTs) kvantiseringsfeil. Fra det ovennevnte blokkdiagrammet oppnås prediksjonsfilterinngangen xq (nTs) med summen av x ^ (nTs) og kvantiseringsutgangs-eq (nTs).
dvs. xq (nTs) = x ^ (nTs) + eq (nTs). ………. (3)
ved å erstatte verdien av eq (nTs) fra ligningen (2) i ligning (3) vi får,
xq (nTs) = x ^ (nTs) + e (nTs) + q (nTs) ……. (4)
Ligning (1) kan skrives som,
e (nTs) + x ^ (nTs) = x (nTs) ……. (5)
fra ovenstående ligninger 4 og 5 får vi,
xq (nTs) = x (nTs) + x (nTs)
Derfor er den kvantiserte versjonen av signalet xq (nTs) summen av den opprinnelige prøveverdien og den kvantiserte feilen q (nTs). Den kvantiserte feilen kan være positiv eller negativ. Så avhengig av prediksjonsfilteret avhenger ikke av egenskapene.
Differensiell pulskodemodulering Mottaker
For å rekonstruere det mottatte digitale signalet, består DPCM-mottakeren (vist i figuren nedenfor) av en dekoder og prediksjonsfilter. I fravær av støy vil den kodede mottakerinngangen være den samme som den kodede senderutgangen.
Differensiell pulskodemoduleringsmottaker
Som vi diskuterte ovenfor, forutsier prediktoren en verdi, basert på de tidligere resultatene. Inngangen gitt til dekoderen blir behandlet, og den utgangen blir oppsummert med prediktorens utgang for å oppnå bedre utgang. Det betyr at her vil dekoderen først og fremst rekonstruere den kvantiserte formen på det originale signalet. Derfor skiller signalet på mottakeren seg fra det faktiske signalet ved kvantiseringsfeil q (nTs), som blir introdusert permanent i det rekonstruerte signalet.
| S. NO | Parametere | Pulse Code Modulation (PCM) | Differensiell pulskodemodulering (DPCM) |
| 1 | Antall biter | Den bruker 4, 8 eller 16 bits per prøve | |
| to | Nivåer, trinnstørrelse | Fast trinnstørrelse. Kan ikke variere | Det brukes et fast antall nivåer. |
| 3 | Litt overflødighet | Tilstede | Kan fjernes permanent |
| 4 | Kvantiseringsfeil og forvrengning | Avhenger av antall nivåer som brukes | Skråningsoverbelastningsforvrengning og kvantiseringsstøy er til stede, men veldig mindre sammenlignet med PCM |
| 5 | Overføringskanalens båndbredde | Høyere båndbredde har vært påkrevd siden antall biter er fraværende | Lavere enn PCM-båndbredde |
| 6 | Tilbakemelding | Ingen tilbakemeldinger i Tx og Rx | Tilbakemelding eksisterer |
| 7 | Kompleksitet i notasjon | Kompleks | Enkel |
| 8 | Signal / støy-forhold (SNR) | God | Rettferdig |
Søknader om DPCM
DPCM-teknikken brukte hovedsakelig komprimering av tale, bilde og lydsignal. DPCM utført på signaler med korrelasjonen mellom suksessive prøver fører til gode kompresjonsforhold. I bilder er det en korrelasjon mellom nabopikslene, i videosignaler er korrelasjonen mellom de samme pikslene i påfølgende rammer og innvendige rammer (som er den samme som korrelasjon inne i bildet).
Denne metoden er egnet for sanntidsapplikasjoner. For å forstå effektiviteten til denne metoden for medisinsk komprimering og sanntidsanvendelse av medisinsk bildebehandling som telemedisin og online diagnose. Derfor kan det være effektivt for tapsfri komprimering og implementering for tapsfri eller nesten tapsfri medisinsk bildekomprimering.
Dette handler om Differential Pulse Code Modulation. Vi anser at informasjonen i denne artikkelen er nyttig for deg til 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 prediktorens rolle i DPCM-teknikken?
