Impulsa kods modulācija ir metode kas tiek izmantots konvertēšanai analogo signālu ciparu signālā lai modificētu analogo signālu varētu nosūtīt pa ciparu sakaru tīklu. PCM ir binārā formā, tāpēc būs tikai divi iespējamie stāvokļi ar augstu un zemu (0 un 1). Analogo signālu mēs varam atgūt arī ar demodulācijas palīdzību. Pulsa koda modulācijas process tiek veikts trīs posmos: paraugu ņemšana, kvantēšana un kodēšana. Ir divu veidu pulsa koda modulācijas, piemēram, diferenciālā impulsa koda modulācija (DPCM) un adaptīvā diferenciālā impulsa koda modulācija (ADPCM)

“kas ir pid temperatūras regulators ”

PCM blokshēma

Šeit ir PCM iekļauto darbību blokshēma.

Paraugu ņemšanā mēs izmantojam PAM paraugu ņemšanas ierīci, kas ir impulsa amplitūdas modulācijas paraugs, kas nepārtrauktas amplitūdas signālu pārveido par diskrēta laika nepārtrauktu signālu (PAM impulsi). Labākai izpratnei zemāk ir dota PCM pamatbloka diagramma.

Kas ir impulsa koda modulācija?

Lai iegūtu impulsa koda modulētu viļņu formu no analogās viļņu formas pie raidītājs sakaru ķēdes beigas (avots), analogā signāla paraugu amplitūda ar regulāriem laika intervāliem. Paraugu ņemšanas ātrums vai paraugu skaits sekundē ir vairākas reizes lielāks par maksimālo biežumu. Binārā formā konvertētais ziņojuma signāls parasti būs līmeņu skaitā, kas vienmēr ir 2. Šo procesu sauc par kvantēšanu.

PCM sistēmas pamatelementi

Uztvērēja galā impulsa koda demodulators bināro signālu dekodē atpakaļ impulsos ar tādiem pašiem kvantu līmeņiem kā modulatorā. Turpmāk apstrādājot, mēs varam atjaunot sākotnējo analogo viļņu formu.

Pulsa koda modulācijas teorija

Šī iepriekšējā blokshēma apraksta visu PCM procesu. Nepārtrauktā laika avots ziņojuma signāls tiek izvadīts caur zemfrekvences filtru un pēc tam tiks veikta paraugu ņemšana, kvantēšana, kodēšana. Mēs detalizēti redzēsim soli pa solim.

Paraugu ņemšana

Paraugu ņemšana ir nepārtraukta laika signāla amplitūdas mērīšanas process atsevišķos brīžos, nepārtraukto signālu pārveido par diskrētu signālu. Piemēram, skaņas viļņa pārveidošana par paraugu secību. Paraugs ir vērtība vai vērtību kopa noteiktā laika posmā, vai arī to var izvietot pa attālumu. Paraugu atlasītājs iegūst nepārtraukta signāla paraugus, tas ir apakšsistēmas ideāls paraugu izgatavotājs, kas ražo paraugus, kas ir vienādi ar nepārtraukta signāla momentāno vērtību norādītajos dažādos punktos. Paraugu ņemšanas procesā tiek ģenerēts plakanā pulsa amplitūdas modulēta (PAM) signāls.

Analogais un izlases signāls

Paraugu ņemšanas biežums, Fs ir vidējo paraugu skaits sekundē, kas pazīstams arī kā paraugu ņemšanas ātrums. Saskaņā ar Nyquist Theorem paraugu ņemšanas ātrumam jābūt vismaz 2 reizes lielākam par augšējo robežu. Paraugu ņemšanas biežums, Fs> = 2 * fmax, lai izvairītos no Aliasing Effect. Ja paraugu ņemšanas biežums ir ļoti lielāks nekā Nyquist ātrums, tas kļūst par pārmērīgu paraugu ņemšanu, teorētiski ar joslas platumu ierobežotu signālu var rekonstruēt, ja paraugu ņemšana pārsniedz Nyquist ātrumu. Ja paraugu ņemšanas biežums ir mazāks par Nyquist ātrumu, tas kļūs par nepietiekamu paraugu ņemšanu.

Paraugu ņemšanas procesā galvenokārt tiek izmantoti divu veidu paņēmieni. Tie ir: 1. Dabas paraugu ņemšana un 2. Plakanā paraugu ņemšana.

Kvantēšana

Kvantēšanas laikā analogais paraugs ar amplitūdu, kas pārveidots par digitālu paraugu ar amplitūdu, kas ņem vienu no īpaši definētām kvantēšanas vērtību kopām. Kvantēšana tiek veikta, sadalot analogo paraugu iespējamo vērtību diapazonu dažos dažādos līmeņos un piešķirot katra līmeņa centra vērtību jebkuram paraugam kvantēšanas intervālā. Kvantēšana tuvina analogās izlases vērtības ar tuvākajām kvantēšanas vērtībām. Tātad gandrīz visi kvantētie paraugi atšķirsies no sākotnējiem paraugiem ar nelielu daudzumu. Šo summu sauc par kvantēšanas kļūdu. Šīs kvantēšanas kļūdas rezultāts ir tāds, ka, dzirdot nejaušu signālu, mēs dzirdēsim svilpošu troksni. Konvertējot analogos paraugus bināros skaitļos, kas ir 0 un 1.

Vairumā gadījumu mēs izmantosim vienotus kvantētājus. Vienota kvantēšana ir piemērojama, ja izlases vērtības ir ierobežotā diapazonā (Fmin, Fmax). Kopējais datu diapazons ir sadalīts 2n līmeņos, lai tie būtu L intervāli. Viņiem būs vienāds garums Q. Q ir pazīstams kā kvantēšanas intervāls vai kvantēšanas pakāpes lielums. Vienotā kvantēšanā kvantēšanas kļūda nebūs.

Vienveidīgi kvantēts signāls

Kā mēs zinām,
L = 2n, tad pakāpiena lielums Q = (Fmax - Fmin) / L

“dažāda veida atjaunojamie resursi ”

Intervāls i tiek kartēts uz vidējo vērtību. Mēs glabāsim vai nosūtīsim tikai kvantētās vērtības indeksu.

Kvantitatīvās vērtības Qi (F) indeksa vērtība = [F - Fmin / Q]

Kvantizētā vērtība Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Bet ir dažas problēmas, kas izvirzītas vienotā kvantēšanā

Optimāli tikai vienmērīgi sadalītam signālam.
Īstie audio signāli ir vairāk koncentrēti nulles tuvumā.
Cilvēka auss ir jutīgāks pret kvantēšanas kļūdām pie mazām vērtībām.

Šīs problēmas risinājums ir izmantot neviendabīgu kvantēšanu. Šajā procesā kvantēšanas intervāls ir mazāks par nulli.

Kodēšana

Kodētājs kodē kvantētos paraugus. Katrs kvantētais paraugs tiek kodēts 8 bitu kodvārds izmantojot A-likumu kodēšanas procesā.

1. bits ir visnozīmīgākais bits (MSB), tas atspoguļo parauga polaritāti. “1” apzīmē pozitīvu polaritāti un “0” negatīvu polaritāti.
Biti 2,3 un 4 nosaka parauga vērtības atrašanās vietu. Šie trīs biti kopā veido lineāru līkni zema līmeņa negatīviem vai pozitīviem paraugiem.
Bits 5,6,7 un 8 ir vismazāk nozīmīgie biti (LSB), kas pārstāv vienu no segmentu kvantificētajām vērtībām. Katrs segments ir sadalīts 16 kvantu līmeņos.

PCM ir divu veidu diferenciālā impulsa koda modulācija (DPCM) un adaptīvā diferenciālā impulsa koda modulācija (ADPCM).

DPCM tiek kodēta tikai atšķirība starp paraugu un iepriekšējo vērtību. Atšķirība būs daudz mazāka par kopējo izlases vērtību, tāpēc mums ir nepieciešami daži biti, lai iegūtu tādu pašu precizitāti kā parastajā PCM. Tā ka vajadzīgais bitu pārraides ātrums arī samazināsies. Piemēram, 5 bitu kodā 1 bits ir paredzēts polaritātei, bet pārējie 4 biti - 16 kvantu līmeņiem.

ADPCM tiek sasniegts, pielāgojot kvantēšanas līmeņus analogo signālu raksturlielumiem. Mēs varam novērtēt vērtības ar iepriekšējām izlases vērtībām. Kļūdu novērtēšana tiek veikta tāpat kā DPCM. ADPCM metodes starpībā starp paredzēto vērtību un paraugu 32 Kb / s, vērtība tiek kodēta ar 4 bitiem, lai mēs iegūtu 15 kvantu līmeņus. Šajā metodē datu pārraides ātrums ir puse no parastās PCM.

Pulsa koda demodulācija

Pulsa koda demodulācija rīkosies tāpat modulācijas process atpakaļgaitā. Demodulācija sākas ar dekodēšanas procesu, pārraides laikā trokšņa traucējumi ietekmēs PCM signālu. Tātad, pirms PCM signāls tiek nosūtīts uz PCM demodulatoru, mums ir jāatgūst signāls sākotnējā līmenī, par kuru mēs izmantojam salīdzinājumu. PCM signāls ir virknes impulsu viļņu signāls, bet, lai demodulētu, mums ir nepieciešams, lai vilnis būtu paralēls.

Izmantojot sērijveida līdz paralēlu pārveidotāju, sērijas impulsa viļņu signāls tiks pārveidots par paralēlu ciparu signālu. Pēc tam signāls iziet cauri n-bitu dekoderim, tam vajadzētu būt pārveidotājam Digital to Analog. Dekoders atgūst digitālā signāla sākotnējās kvantēšanas vērtības. Šajā kvantēšanas vērtībā ietilpst arī daudz augstfrekvences harmoniku ar oriģināliem audio signāliem. Lai izvairītos no nevajadzīgiem signāliem, pēdējā daļā mēs izmantojam zemfrekvences filtru.

Pulsa koda modulācijas priekšrocības

Analogos signālus var nosūtīt pa ātrgaitas ciparu sakaru sistēma .
Kļūdas iespējamība samazināsies, izmantojot atbilstošas kodēšanas metodes.
PCM tiek izmantots Telkom sistēmā, digitālā audio ierakstā, digitalizētos video specefektos, digitālajā video, balss pastā.
PCM tiek izmantots arī radio vadības blokos kā raidītāji un arī uztvērējs automašīnām ar tālvadību, laivām, lidmašīnām.
PCM signāls ir izturīgāks pret traucējumiem nekā parastie signāli.

Tas viss ir par Pulsa koda modulācija un demodulācija . Mēs uzskatām, ka šajā rakstā sniegtā informācija ir noderīga, lai labāk izprastu šo jēdzienu. Turklāt visi jautājumi par šo rakstu vai palīdzība ieviešanā elektrotehnikas un elektronikas projekti , varat vērsties pie mums, komentējot komentāru sadaļā zemāk. Šeit ir jautājums jums: Kādas ir impulsa koda modulācijas lietojumprogrammas?

Foto kredīti: