Pulskode modulering er en metode der bruges til at konvertere en analogt signal til et digitalt signal således at et modificeret analogt signal kan transmitteres gennem det digitale kommunikationsnetværk. PCM er i binær form, så der vil kun være to mulige tilstande høj og lav (0 og 1). Vi kan også få vores analoge signal tilbage ved demodulation. Pulskodemodulationsprocessen udføres i tre trin Sampling, Quantization og Coding. Der er to specifikke typer af pulskodemodulationer, såsom differentiel pulskodemodulation (DPCM) og adaptiv differentiel pulskodemodulation (ADPCM)

“ingeniørprojekter for universitetsstuderende ”

Blokdiagram over PCM

Her er et blokdiagram over de trin, der er inkluderet i PCM.

I sampling bruger vi PAM-sampler, der er Pulse Amplitude Modulation Sampler, der konverterer kontinuerligt amplitudesignal til Diskret-tid-kontinuerligt signal (PAM-impulser). Det grundlæggende blokdiagram for PCM er angivet nedenfor for bedre forståelse.

Hvad er en pulskodemodulation?

For at få en pulskodemoduleret bølgeform fra en analog bølgeform ved senderen ende (kilde) af et kommunikationskredsløb, amplituden af de analoge signaleksempler med regelmæssige tidsintervaller. Samplingshastigheden eller et antal prøver pr. Sekund er flere gange den maksimale frekvens. Meddelelsessignalet konverteret til den binære form vil normalt være i antallet af niveauer, som altid har en styrke på 2. Denne proces kaldes kvantisering.

Grundlæggende elementer i PCM-systemet

Ved modtagerenden afkoder en pulskodedemodulator det binære signal tilbage til impulser med de samme kvanteniveauer som dem i modulatoren. Ved yderligere processer kan vi gendanne den originale analoge bølgeform.

Pulse Code Modulation Theory

Dette ovenstående blokdiagram beskriver hele PCM-processen. Kilden til den kontinuerlige tid meddelelsessignal føres gennem et lavpasfilter, og derefter udføres prøveudtagning, kvantisering, kodning. Vi vil se detaljeret trin for trin.

Prøveudtagning

Sampling er en proces til måling af amplituden af et kontinuerligt tidssignal ved diskrete øjeblikke, konverterer det kontinuerlige signal til et diskret signal. For eksempel konvertering af en lydbølge til en sekvens af prøver. Prøven er en værdi eller et sæt værdier på et tidspunkt, eller den kan være adskilt. Sampler udtrækker prøver af et kontinuerligt signal, det er et undersystem, ideelt sampler producerer prøver, der svarer til den øjeblikkelige værdi af det kontinuerlige signal på de specificerede forskellige punkter. Samplingprocessen genererer PAM-signal (Flat Pulse Amplitude Modulated).

Analogt og samplet signal

Samplingsfrekvens, Fs er antallet af gennemsnitlige prøver pr. Sekund også kendt som samplingsfrekvensen. Ifølge Nyquist-sætningen skal prøveudtagningshastigheden være mindst 2 gange den øvre afskæringsfrekvens. Samplingsfrekvens, Fs> = 2 * fmax for at undgå aliasing-effekt. Hvis samplingsfrekvensen er meget højere end Nyquist-hastigheden, bliver den til oversampling, teoretisk kan et båndbreddebegrænset signal rekonstrueres, hvis der samples til over Nyquist-hastigheden. Hvis prøveudtagningsfrekvensen er mindre end Nyquist-hastigheden, bliver den til Undersampling.

Grundlæggende anvendes to typer teknikker til prøveudtagningsprocessen. Disse er 1. Naturlig prøveudtagning og 2. Flat-top prøveudtagning.

Kvantisering

I kvantisering er en analog prøve med en amplitude, der konverteres til en digital prøve med en amplitude, der tager en af et specifikt defineret sæt kvantiseringsværdier. Kvantisering foretages ved at opdele rækkevidden af mulige værdier for de analoge prøver i nogle forskellige niveauer og tildele centerværdien af hvert niveau til en hvilken som helst prøve i kvantiseringsintervallet. Kvantisering tilnærmer de analoge prøveværdier med de nærmeste kvantiseringsværdier. Så næsten alle de kvantiserede prøver vil afvige fra de originale prøver med en lille mængde. Dette beløb kaldes kvantiseringsfejl. Resultatet af denne kvantiseringsfejl er, at vi hører en hvæsende lyd, når der afspilles et tilfældigt signal. Konvertering af analoge prøver til binære tal, der er 0 og 1.

I de fleste tilfælde bruger vi ensartede kvantiserere. Ensartet kvantisering er anvendelig, når prøveværdierne er i et endeligt interval (Fmin, Fmax). Det samlede dataområde er opdelt i 2n niveauer, lad det være L-intervaller. De har samme længde Q. Q er kendt som kvantiseringsinterval eller kvantiseringstrinsstørrelse. I ensartet kvantificering vil der ikke være nogen kvantiseringsfejl.

Ensartet kvantificeret signal

Som vi ved,
L = 2n, derefter trin størrelse Q = (Fmax - Fmin) / L.

“hvilken egenskab fremhæver en forskel mellem projekter og drift? ”

Interval i kortlægges til den midterste værdi. Vi gemmer eller sender kun indeksværdien af den kvantificerede værdi.

En indeksværdi af kvantiseret værdi Qi (F) = [F - Fmin / Q]

Kvantiseret værdi Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Men der er nogle problemer rejst i ensartet kvantificering, de er

Kun optimalt til det ensartede distribuerede signal.
Ægte lydsignaler er mere koncentreret nær nuller.
Det menneskelige øre er mere følsomt over for kvantiseringsfejl ved små værdier.

Løsningen på dette problem er at anvende ikke-ensartet kvantisering. I denne proces er kvantiseringsintervallet mindre nær nul.

Kodning

Koderen koder for de kvantiserede prøver. Hver kvantiseret prøve er kodet til en 8-bit kodeord ved hjælp af A-lov i kodningsprocessen.

Bit 1 er den mest betydningsfulde bit (MSB), den repræsenterer polariteten af prøven. '1' repræsenterer positiv polaritet og '0' repræsenterer negativ polaritet.
Bit 2,3 og 4 definerer placeringen af prøveværdien. Disse tre bits danner sammen en lineær kurve for negative eller positive prøver på lavt niveau.
Bit 5,6,7 og 8 er de mindst signifikante bits (LSB), det repræsenterer et af segmenternes kvantiserede værdi. Hvert segment er opdelt i 16 kvanteniveauer.

PCM er to typer af differentieret pulskodemodulation (DPCM) og adaptiv differentiel pulskodemodulation (ADPCM).

I DPCM er kun forskellen mellem en prøve og den tidligere værdi kodet. Forskellen vil være meget mindre end den samlede prøveværdi, så vi har brug for nogle bits for at få den samme nøjagtighed som i almindelig PCM. Så den krævede bithastighed også reduceres. For eksempel er 1 bit i 5-bit kode til polaritet og de resterende 4 bits til 16 kvanteniveauer.

ADPCM opnås ved at tilpasse kvantiseringsniveauerne til analoge signalegenskaber. Vi kan estimere værdierne med de foregående prøveværdier. Fejlestimering udføres på samme måde som i DPCM. I 32Kbps ADPCM metode forskel mellem den forudsagte værdi og prøve, er værdien kodet med 4 bits, så vi får 15 kvante niveauer. I denne metode er datahastigheden halvdelen af den konventionelle PCM.

Pulskodedemodulation

Pulskodedemodulation vil gøre det samme moduleringsproces i bakgear. Demodulation starter med afkodningsprocessen, under transmission vil PCM-signalet blive påvirket af støjinterferens. Så før PCM-signalet sendes til PCM-demodulatoren, er vi nødt til at gendanne signalet til det oprindelige niveau, for at vi bruger en komparator. PCM-signalet er et seriepulsbølgesignal, men for demodulation har vi brug for en bølge for at være parallel.

Ved at bruge en seriel til parallel konverter konverteres seriepulsbølgesignalet til et parallelt digitalt signal. Derefter vil signalet passere gennem n-bit dekoderen, det skal være en digital til analog konverter. Dekoder gendanner de originale kvantiseringsværdier for det digitale signal. Denne kvantiseringsværdi inkluderer også mange højfrekvente harmoniske med originale lydsignaler. For at undgå unødvendige signaler bruger vi et lavpasfilter i den sidste del.

Fordele ved pulskodemodulation

Analoge signaler kan transmitteres via en højhastigheds digital kommunikationssystem .
Sandsynligheden for at forekomme fejl reduceres ved brug af passende kodningsmetoder.
PCM bruges i Telkom-systemet, digital lydoptagelse, digitaliserede video-specialeffekter, digital video, voice mail.
PCM bruges også i radiostyringsenheder som sendere og også en modtager til fjernstyrede biler, både, fly.
PCM-signalet er mere modstandsdygtigt over for interferens end normale signaler.

Dette handler om Pulskodemodulation og demodulation . Vi mener, at oplysningerne i denne artikel er nyttige for dig for en bedre forståelse af dette koncept. Desuden spørgsmål vedrørende denne artikel eller hjælp til implementering elektriske og elektroniske projekter , kan du henvende dig til os ved at kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørgsmål til dig, hvad er anvendelserne af pulskodemodulation?

Fotokreditter: