Pulsikood modulatsioon on meetod mida kasutatakse teisendamiseks analoogsignaal digitaalsignaaliks nii et modifitseeritud analoogsignaali saaks edastada digitaalse sidevõrgu kaudu. PCM on binaarsel kujul, seega on ainult kaks võimalikku olekut kõrge ja madal (0 ja 1). Analoogsignaali saame tagasi ka demoduleerimise teel. Pulsikoodi modulatsiooni protsess toimub kolmes etapis: proovivõtt, kvantimine ja kodeerimine. On kahte tüüpi impulsskoodi modulatsioone, nagu diferentsiaalimpulsskoodi modulatsioon (DPCM) ja adaptiivne diferentsiaalimpulsskoodi modulatsioon (ADPCM)

“mis on elektroonikas mov ”

PCM plokkskeem

Siin on PCM-is sisalduvate sammude plokkskeem.

Proovide võtmisel kasutame PAM-i proovivõtjat, mis on impulsi amplituudi modulatsiooni proovivõtja, mis teisendab pideva amplituudi signaali diskreetse aja-pideva signaalina (PAM-impulsid). Parema mõistmise huvides on PCM-i põhiline plokkskeem toodud allpool.

Mis on pulsikoodi modulatsioon?

Impulsskoodiga moduleeritud lainekuju saamiseks analoogsest lainekujust saatja sideahela lõpp (allikas), analoogsignaali proovide amplituud korrapäraste ajavahemike järel. Proovivõtusagedus või proovide arv sekundis on mitu korda suurem kui maksimaalne sagedus. Binaarseks vormiks teisendatud sõnumisignaal on tavaliselt tasemete arv, mis on alati võimsus 2. Seda protsessi nimetatakse kvantiseerimiseks.

PCM-süsteemi põhielemendid

Vastuvõtja otsas dekodeerib pulsikoodi demodulaator kahendsignaali tagasi impulssideks, millel on samad kvanttasemed kui modulaatoris. Edasiste protsesside abil saame taastada algse analooglaine kuju.

Pulsikoodi modulatsiooni teooria

See ülaltoodud plokkskeem kirjeldab kogu PCM-i protsessi. Pideva aja allikas teate signaal viiakse läbi madalpääsfiltri ja seejärel tehakse proovide võtmine, kvantimine, kodeerimine. Näeme üksikasjalikult samm-sammult.

Proovide võtmine

Proovide võtmine on pideva aja signaali amplituudi mõõtmise protsess diskreetsetel hetkedel, teisendab pideva signaali diskreetse signaalina. Näiteks helilaine teisendamine proovide jadaks. Proov on väärtus või väärtuste kogum mingil ajahetkel või seda saab paigutada vahedega. Proovivõtja eraldab pideva signaali proovid, see on allsüsteemi ideaalne proovivõtja, mis toodab proove, mis on samaväärsed pideva signaali hetkväärtusega määratletud erinevates punktides. Proovivõtuprotsess genereerib PAM-signaali lameda ülaosaga.

Analoog- ja proovisignaal

Proovivõtusagedus Fs on keskmiste proovide arv sekundis, mida nimetatakse ka proovivõtukiiruseks. Nyquisti teoreemi kohaselt peaks valimiskiirus olema vähemalt 2 korda suurem kui ülemine piirsagedus. Aliasing Effecti vältimiseks võetakse proovivõtusagedus, Fs> = 2 * fmax. Kui proovivõtusagedus on väga kõrge kui Nyquisti kiirus, muutub see ülevalimiks, saab teoreetiliselt ribalaiusega piiratud signaali rekonstrueerida, kui proovivõtmine toimub Nyquisti kiirusest kõrgemal. Kui proovivõtusagedus on väiksem kui Nyquisti kiirus, muutub see alavalimiks.

Põhimõtteliselt kasutatakse proovide võtmiseks kahte tüüpi tehnikaid. Need on 1. loomulik proovide võtmine ja 2. lameda ülaosaga proovide võtmine.

Kvantiseerimine

Kvantimisel analoogproov amplituudiga, mis muundati digitaalseks prooviks amplituudiga, mis võtab ühe konkreetselt määratletud kvantimisväärtuste komplekti. Kvantimine toimub jagades analoogproovide võimalike väärtuste vahemik mõneks erinevaks tasemeks ja määrates kvantimisintervalli mis tahes proovile iga taseme keskväärtuse. Kvantimine ühtlustab valimi analoogväärtused lähimate kvantimisväärtustega. Nii erinevad peaaegu kõik kvantiseeritud proovid esialgsetest proovidest väikese koguse võrra. Seda summat nimetatakse kvantimisveaks. Selle kvantimisvea tagajärjeks on juhusliku signaali esitamisel kuulda kohisevat müra. Analoogproovide teisendamine kahendarvudeks, mis on 0 ja 1.

Enamasti kasutame ühtseid kvantoreid. Ühtset kvantimist saab rakendada siis, kui valimi väärtused on piiratud vahemikus (Fmin, Fmax). Andmete kogu vahemik on jagatud 2n tasemeks, olgu see siis L-intervall. Nende pikkus on Q võrdne. Q on tuntud kui kvantimisintervall või kvantimissammu suurus. Ühtse kvantimise korral kvantimisviga ei esine.

Ühtlaselt kvantiseeritud signaal

Nagu me teame,
L = 2n, siis sammu suurus Q = (Fmax - Fmin) / L

“mis on ahela resonantssagedus? ”

Intervall i kaardistatakse keskmise väärtusega. Salvestame või saadame ainult kvantiseeritud väärtuse indeksväärtuse.

Kvantiseeritud väärtuse Qi (F) indeksi väärtus = [F - Fmin / Q]

Kvantiseeritud väärtus Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Kuid ühtses kvantiseerimises on tõstatatud mõned probleemid

Ainult optimaalselt ühtlaselt jaotatud signaali jaoks.
Päris helisignaalid on koondunud nullide lähedale.
Inimese kõrv on kvantimisvigade suhtes tundlikum väikeste väärtuste korral.

Selle probleemi lahendamiseks kasutatakse ebaühtlast kvantimist. Selles protsessis on kvantimisintervall nulli lähedal väiksem.

Kodeerimine

Kodeerija kodeerib kvantiseeritud proovid. Iga kvantiseeritud proov kodeeritakse 8-bitine koodsõna kasutades kodeerimisprotsessis A-seadust.

Bitt 1 on kõige olulisem bitt (MSB), see tähistab valimi polaarsust. “1” tähistab positiivset polaarsust ja “0” negatiivset polaarsust.
Bittidega 2,3 ja 4 määratletakse valimi väärtuse asukoht. Need kolm bitti koos moodustavad madala negatiivse või positiivse proovi lineaarse kõvera.
Bittid 5,6,7 ja 8 on kõige vähem olulised bitid (LSB), mis esindab ühte segmentide kvantiseeritud väärtust. Iga segment on jagatud 16 kvanttasandiks.

PCM on kahte tüüpi diferentsiaalse impulsskoodi modulatsioon (DPCM) ja adaptiivne diferentsiaalse impulsskoodi modulatsioon (ADPCM).

DPCM-is kodeeritakse ainult valimi ja eelmise väärtuse vahe. Erinevus on palju väiksem kui kogu valimi väärtus, nii et sama täpsuse saamiseks vajame mõnda bitti nagu tavalises PCM-is. Nii et nõutav bitikiirus ka väheneb. Näiteks 5-bitises koodis on 1 bitt polaarsuse jaoks ja ülejäänud 4 bitti 16 kvanttaseme jaoks.

ADPCM saavutatakse kvantimise tasemete kohandamisega analoogsignaali omadustega. Väärtusi saame hinnata eelnevate näidisväärtustega. Vigade hindamine toimub samamoodi nagu DPCM-is. 32 kbit / s ADPCM-meetodi prognoositud väärtuse ja valimi erinevuses kodeeritakse väärtus 4 bitiga, nii et saame 15 kvanttaset. Selles meetodis on andmeedastuskiirus tavapärasest PCM-ist.

Pulsikoodi demodulatsioon

Pulsikoodi demoduleerimine teeb sama modulatsiooniprotsess tagurpidi. Demoduleerimine algab dekodeerimisprotsessist, edastamise ajal mõjutab mürahäire PCM-signaali. Niisiis, enne kui PCM-signaal saadetakse PCM-i demodulaatorisse, peame taastama signaali algsele tasemele, mille jaoks kasutame võrdlust. PCM-signaal on seeriaimpulsslaine signaal, kuid demoduleerimiseks vajame, et laine oleks paralleelne.

Seeriaparalleelse muunduri abil teisendatakse seeriaimpulsslaine paralleelseks digitaalsignaaliks. Pärast seda läbib signaal n-bitiseid dekoodreid, see peaks olema digitaal-analoog muundur. Dekooder taastab digitaalse signaali algsed kvantimisväärtused. See kvantimise väärtus sisaldab ka palju kõrgsageduslikke harmoonilisi koos originaalsete helisignaalidega. Tarbetute signaalide vältimiseks kasutame lõpposas madalpääsfiltrit.

Pulsikoodi modulatsiooni eelised

Analoogsignaale saab edastada kiire digitaalse kaudu sidesüsteem .
Vigade tekkimise tõenäosus väheneb sobivate kodeerimismeetodite abil.
PCM-i kasutatakse Telkomi süsteemis, digitaalses helisalvestuses, digiteeritud video eriefektides, digitaalses videos, kõnepostis.
PCM-i kasutatakse raadio juhtimisseadmetes ka kui saatjat ning vastuvõtjat kaugjuhtimisega autodele, paatidele, lennukitele.
PCM-signaal on häiretele vastupidavam kui tavalised signaalid.

See on kõik Pulsikoodi modulatsioon ja demoduleerimine . Usume, et selles artiklis toodud teave on teile selle kontseptsiooni paremaks mõistmiseks abiks. Lisaks sellele kõik selle artikliga seotud küsimused või abi rakendamisel elektri- ja elektroonikaprojektid , võite pöörduda meie poole, kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises. Siin on teile küsimus, millised on impulsskoodi modulatsiooni rakendused?

Foto autorid: