Impulzna koda modulacija je metoda ki se uporablja za pretvorbo datoteke analogni signal v digitalni signal tako da se po digitalnem komunikacijskem omrežju lahko prenaša spremenjeni analogni signal. PCM je v binarni obliki, zato bosta možni le dve visoki in nizki stanji (0 in 1). Analogni signal lahko dobimo nazaj tudi z demodulacijo. Postopek modulacije impulzne kode poteka v treh korakih: vzorčenje, kvantizacija in kodiranje. Obstajata dve posebni vrsti impulzne kodne modulacije, kot sta diferencialna pulzna kodna modulacija (DPCM) in prilagodljiva diferencialna pulzna kodna modulacija (ADPCM)

“12v ac do 5v dc ”

Blok diagram PCM

Tu je blokovni diagram korakov, ki so vključeni v PCM.

Pri vzorčenju uporabljamo vzorčevalnik PAM, ki je impulzno amplitudno modulacijski vzorčevalnik, ki pretvarja signal neprekinjene amplitude v signal z diskretnim časom (PAM impulzi). Za boljše razumevanje je spodaj naveden osnovni blokovni diagram PCM.

Kaj je modulacija impulzne kode?

Za pridobitev modulacije impulzne kode iz analogne valovne oblike pri oddajnik konec (vir) komunikacijskega vezja, amplituda vzorcev analognih signalov v rednih časovnih intervalih. Hitrost vzorčenja ali število vzorcev na sekundo je nekajkrat večja od največje frekvence. Signal sporočila, pretvorjen v binarno obliko, bo običajno v številu stopenj, ki je vedno v stopnji 2. Ta postopek se imenuje kvantizacija.

Osnovni elementi sistema PCM

Na koncu sprejemnika impulzni kodni demodulator dekodira binarni signal nazaj v impulze z enakimi kvantnimi nivoji kot v modulatorju. Z nadaljnjimi procesi lahko obnovimo prvotno analogno valovno obliko.

Teorija modulacije impulzne kode

Ta zgornji blok diagram opisuje celoten postopek PCM. Vir neprekinjenega časa signal sporočila prehaja skozi nizkoprepustni filter, nato pa se izvede vzorčenje, kvantizacija in kodiranje. Podrobno bomo videli korak za korakom.

Vzorčenje

Vzorčenje je postopek merjenja amplitude neprekinjenega signala v diskretnih trenutkih, pretvori neprekinjen signal v diskretni signal. Na primer pretvorba zvočnega vala v zaporedje vzorcev. Vzorec je vrednost ali nabor vrednosti v določenem trenutku ali pa jih je mogoče razmakniti. Sampler ekstrahira vzorce neprekinjenega signala, je podsistem idealen vzorčevalnik proizvaja vzorce, ki so enakovredni trenutni vrednosti neprekinjenega signala na določenih različnih točkah. Postopek vzorčenja generira signal PAM s plosko impulzno modulirano amplitudo.

Analogni in vzorčeni signal

Frekvenca vzorčenja, Fs je število povprečnih vzorcev na sekundo, znano tudi kot hitrost vzorčenja. Po Nyquist-ovem teoremu mora biti hitrost vzorčenja vsaj 2-krat večja od zgornje mejne frekvence. Frekvenca vzorčenja, Fs> = 2 * fmax, da se prepreči učinek ublažitve. Če je frekvenca vzorčenja zelo višja od hitrosti Nyquista, postane previsoko vzorčenje, teoretično lahko rekonstruiramo signal, omejen na pasovno širino, če vzorčimo nad hitrostjo Nyquista. Če je frekvenca vzorčenja manjša od hitrosti Nyquista, postane podvzorčenje.

V bistvu se za postopek vzorčenja uporabljata dve vrsti tehnik. To sta 1. Naravno vzorčenje in 2. Ravno vzorčenje.

Kvantizacija

Pri kvantizaciji analogni vzorec z amplitudo, ki se pretvori v digitalni vzorec z amplitudo, ki zavzame eno od posebej določenih nizov vrednosti kvantizacije. Kvantizacija se izvede tako, da se razpon možnih vrednosti analognih vzorcev razdeli na nekaj različnih ravni in se vsakemu vzorcu v intervalu kvantizacije dodeli sredinska vrednost vsake ravni. Kvantizacija približa vrednosti analognega vzorca z najbližjimi vrednostmi kvantizacije. Tako se bodo skoraj vsi kvantizirani vzorci od prvotnih vzorcev razlikovali z majhno količino. Ta znesek se imenuje napaka kvantizacije. Rezultat te napake pri kvantizaciji je, da bomo med predvajanjem naključnega signala zaslišali sikanje. Pretvorba analognih vzorcev v binarna števila, ki sta 0 in 1.

V večini primerov bomo uporabili enotne kvantizerje. Enotna kvantizacija je uporabna, kadar so vrednosti vzorca v končnem območju (Fmin, Fmax). Skupno območje podatkov je razdeljeno na 2n ravni, naj bodo to intervali L. Imeli bodo enako dolgo Q. Q je znan kot interval kvantizacije ali velikost koraka kvantizacije. Pri enakomerni kvantizaciji ne bo napake kvantizacije.

Enotno kvantiziran signal

Kot vemo,
L = 2n, nato Velikost koraka Q = (Fmax - Fmin) / L

“pretvorite d flip flop v t flip flop ”

Interval i je preslikan na srednjo vrednost. Shranili bomo ali poslali samo vrednost indeksa kvantizirane vrednosti.

Vrednost indeksa kvantizirane vrednosti Qi (F) = [F - Fmin / Q]

Kvantizirana vrednost Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Toda pri enotni kvantizaciji se pojavlja nekaj težav

Optimalno le za enakomerno porazdeljen signal.
Pravi zvočni signali so bolj skoncentrirani blizu ničel.
Človeško uho je pri majhnih vrednostih bolj občutljivo na napake kvantizacije.

Rešitev tega problema je uporaba neenotne kvantizacije. V tem procesu je interval kvantizacije manjši blizu ničle.

Kodiranje

Dajalnik kodira kvantizirane vzorce. Vsak kvantizirani vzorec je kodiran v 8-bitna kodna beseda z uporabo zakona A v postopku kodiranja.

Bit 1 je najpomembnejši bit (MSB), predstavlja polarnost vzorca. '1' predstavlja pozitivno polarnost, '0' pa negativno polarnost.
Bit 2,3 in 4 bosta opredelila mesto vrednosti vzorca. Ti trije biti skupaj tvorijo linearno krivuljo za nizke negativne ali pozitivne vzorce.
Bit 5,6,7 in 8 sta najmanj pomembna bit (LSB) in predstavlja enega od kvantiziranih vrednosti segmentov. Vsak segment je razdeljen na 16 kvantnih ravni.

PCM je dve vrsti modulacije diferencialne impulzne kode (DPCM) in prilagodljive diferencialne impulzne kode modulacije (ADPCM).

V DPCM je kodirana samo razlika med vzorcem in prejšnjo vrednostjo. Razlika bo veliko manjša od skupne vrednosti vzorca, zato potrebujemo nekaj bitov, da dobimo enako natančnost kot pri običajnem PCM. Tako se bo zmanjšala tudi zahtevana bitna hitrost. Na primer, v 5-bitni kodi je en bit za polarnost, preostali 4 biti pa za 16 kvantnih ravni.

ADPCM dosežemo s prilagoditvijo ravni kvantiziranja analognim značilnostim signala. Vrednosti lahko ocenimo s predhodnimi vzorčnimi vrednostmi. Ocena napake se izvede enako kot v DPCM. V 32Kbps metodi razlike ADPCM med napovedano vrednostjo in vzorcem je vrednost kodirana s 4 biti, tako da bomo dobili 15 kvantnih ravni. Pri tej metodi je hitrost prenosa podatkov polovica običajne PCM.

Demodulacija impulzne kode

Demodulacija pulzne kode bo storila enako postopek modulacije obratno. Demodulacija se začne s postopkom dekodiranja, med oddajanjem pa bodo na signal PCM vplivale motnje hrupa. Torej, preden signal PCM pošlje v demodulator PCM, moramo signal obnoviti na prvotno raven, za katero uporabljamo primerjalnik. Signal PCM je serijski signal impulznega vala, toda za demodulacijo potrebujemo val, ki naj bo vzporeden.

Z uporabo serijskega v vzporedni pretvornik se serijski signal impulznega vala pretvori v vzporedni digitalni signal. Po tem bo signal prešel skozi n-bitni dekoder, to naj bo digitalno-analogni pretvornik. Dekoder obnovi prvotne vrednosti kvantizacije digitalnega signala. Ta vrednost kvantizacije vključuje tudi veliko visokofrekvenčnih harmonikov z originalnimi zvočnimi signali. Da bi se izognili nepotrebnim signalom, na koncu uporabimo nizkoprepustni filter.

Prednosti modulacije impulzne kode

Analogni signali se lahko prenašajo prek visokohitrostnega digitalnega signala komunikacijski sistem .
Verjetnost napake se bo zmanjšala z uporabo ustreznih metod kodiranja.
PCM se uporablja v sistemu Telkom, digitalnem zvočnem snemanju, digitaliziranih video posebnih učinkih, digitalnem videu, glasovni pošti.
PCM se uporablja tudi v radijskih nadzornih enotah kot oddajniki in tudi sprejemnik za daljinsko vodene avtomobile, čolne in letala.
Signal PCM je bolj odporen proti motnjam kot običajni signali.

Tu gre za vse Modulacija in demodulacija impulzne kode . Menimo, da so informacije v tem članku koristne za boljše razumevanje tega koncepta. Poleg tega kakršna koli vprašanja v zvezi s tem člankom ali kakršna koli pomoč pri izvajanju električni in elektronski projekti , se lahko obrnete na nas s komentarjem v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas: Kakšne so aplikacije modulacije impulzne kode?

Zasluge za fotografije: