Κωδικός σφυγμού η διαμόρφωση είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή ενός αναλογικό σήμα σε ψηφιακό σήμα έτσι ώστε ένα τροποποιημένο αναλογικό σήμα να μπορεί να μεταδοθεί μέσω του δικτύου ψηφιακής επικοινωνίας. Το PCM είναι σε δυαδική μορφή, επομένως θα υπάρχουν μόνο δύο πιθανές καταστάσεις υψηλού και χαμηλού (0 και 1). Μπορούμε επίσης να πάρουμε πίσω το αναλογικό σήμα μας με αποδιαμόρφωση. Η διαδικασία διαμόρφωσης παλμού κώδικα γίνεται σε τρία στάδια δειγματοληψίας, ποσοτικοποίησης και κωδικοποίησης. Υπάρχουν δύο συγκεκριμένοι τύποι διαμορφώσεων κωδικού παλμού, όπως διαφορική διαμόρφωση παλμού κώδικα (DPCM) και προσαρμοστική διαφορική διαμόρφωση κωδικού παλμού (ADPCM)

“τηλεχειριστήριο κύκλωμα απενεργοποίησης ”

Μπλοκ διάγραμμα PCM

Εδώ είναι ένα μπλοκ διάγραμμα των βημάτων που περιλαμβάνονται στο PCM.

Στη δειγματοληψία, χρησιμοποιούμε PAM sampler που είναι Pulse Amplitude Modulation Sampler που μετατρέπει το σήμα συνεχούς πλάτους σε σήμα διακριτού χρόνου-συνεχούς (παλμοί PAM). Το βασικό διάγραμμα μπλοκ του PCM δίνεται παρακάτω για καλύτερη κατανόηση.

Τι είναι η διαμόρφωση παλμού κώδικα;

Για να λάβετε μια κυματομορφή διαμορφωμένη με κωδικό παλμού από μια αναλογική κυματομορφή στο ο πομπός τέλος (πηγή) ενός κυκλώματος επικοινωνίας, το πλάτος των αναλογικών δειγμάτων σήματος σε κανονικά χρονικά διαστήματα. Ο ρυθμός δειγματοληψίας ή ένας αριθμός δειγμάτων ανά δευτερόλεπτο είναι αρκετές φορές η μέγιστη συχνότητα. Το σήμα μηνύματος που μετατρέπεται σε δυαδική μορφή θα είναι συνήθως στον αριθμό των επιπέδων που είναι πάντα σε ισχύ 2. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται κβαντοποίηση.

Βασικά στοιχεία του συστήματος PCM

Στο τέλος του δέκτη, ένας αποδιαμορφωτής κωδικού παλμού αποκωδικοποιεί το δυαδικό σήμα πίσω σε παλμούς με τα ίδια κβαντικά επίπεδα με αυτά του διαμορφωτή. Με περαιτέρω διαδικασίες, μπορούμε να επαναφέρουμε την αρχική αναλογική κυματομορφή.

Θεωρία διαμόρφωσης παλμού κώδικα

Αυτό το παραπάνω διάγραμμα μπλοκ περιγράφει ολόκληρη τη διαδικασία του PCM. Η πηγή του συνεχούς χρόνου σήμα μηνύματος περνά μέσα από ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης και μετά γίνεται δειγματοληψία, ποσοτικοποίηση, κωδικοποίηση. Θα δούμε λεπτομερώς βήμα προς βήμα.

Δειγματοληψία

Η δειγματοληψία είναι μια διαδικασία μέτρησης του πλάτους ενός σήματος συνεχούς χρόνου σε διακριτές στιγμές, μετατρέπει το συνεχές σήμα σε ένα διακριτό σήμα. Για παράδειγμα, μετατροπή ενός ηχητικού κύματος σε μια ακολουθία δειγμάτων. Το δείγμα είναι μια τιμή ή ένα σύνολο τιμών σε μια χρονική στιγμή ή μπορεί να διαχωριστεί. Το δείγμα εξαγωγής δειγμάτων συνεχούς σήματος, είναι ένα ιδανικό υποσύστημα που παράγει δείγματα που είναι ισοδύναμα με τη στιγμιαία τιμή του συνεχούς σήματος στα καθορισμένα διάφορα σημεία. Η διαδικασία δειγματοληψίας παράγει σήμα επίπεδης παλμικής διαμόρφωσης πλάτους (PAM).

Αναλογικό και δείγμα σήματος

Συχνότητα δειγματοληψίας, Fs είναι ο αριθμός των μέσων δειγμάτων ανά δευτερόλεπτο επίσης γνωστό ως ρυθμός δειγματοληψίας. Σύμφωνα με το Nyquist Theorem, ο ρυθμός δειγματοληψίας πρέπει να είναι τουλάχιστον 2 φορές η ανώτερη συχνότητα αποκοπής. Συχνότητα δειγματοληψίας, Fs> = 2 * fmax για αποφυγή Aliasing Effect. Εάν η συχνότητα δειγματοληψίας είναι πολύ υψηλότερη από το ρυθμό Nyquist, γίνεται υπερδειγματοληψία, θεωρητικά ένα σήμα περιορισμένου εύρους ζώνης μπορεί να ανακατασκευαστεί εάν ληφθεί δείγμα πάνω από το ρυθμό Nyquist. Εάν η συχνότητα δειγματοληψίας είναι μικρότερη από την τιμή Nyquist θα γίνει Undersampling.

Βασικά χρησιμοποιούνται δύο τύποι τεχνικών για τη διαδικασία δειγματοληψίας. Αυτά είναι 1. Φυσική δειγματοληψία και 2. Επίπεδη δειγματοληψία.

Κβαντισμός

Στην ποσοτικοποίηση, ένα αναλογικό δείγμα με πλάτος που μετατράπηκε σε ψηφιακό δείγμα με πλάτος που παίρνει ένα από ένα ειδικά καθορισμένο σύνολο τιμών κβαντοποίησης. Η ποσοτικοποίηση γίνεται διαιρώντας το εύρος των πιθανών τιμών των αναλογικών δειγμάτων σε ορισμένα διαφορετικά επίπεδα και εκχωρώντας την κεντρική τιμή κάθε επιπέδου σε οποιοδήποτε δείγμα στο διάστημα κβαντισμού. Η ποσοτικοποίηση προσεγγίζει τις αναλογικές τιμές δείγματος με τις πλησιέστερες τιμές κβαντοποίησης. Έτσι, σχεδόν όλα τα κβαντοποιημένα δείγματα θα διαφέρουν από τα αρχικά δείγματα κατά μια μικρή ποσότητα. Αυτό το ποσό ονομάζεται σφάλμα ποσοτικοποίησης. Το αποτέλεσμα αυτού του σφάλματος κβαντοποίησης είναι ότι θα ακούσουμε έναν συριστικό θόρυβο κατά την αναπαραγωγή ενός τυχαίου σήματος. Μετατροπή αναλογικών δειγμάτων σε δυαδικούς αριθμούς 0 και 1.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, θα χρησιμοποιούμε ομοιόμορφους κβαντιστές. Ομοιόμορφη κβαντοποίηση εφαρμόζεται όταν οι τιμές δείγματος βρίσκονται σε πεπερασμένη περιοχή (Fmin, Fmax). Το συνολικό εύρος δεδομένων χωρίζεται σε επίπεδα 2n, ας είναι διαστήματα L. Θα έχουν ίσο μήκος. Το Q είναι γνωστό ως διάστημα ποσοτικοποίησης ή μέγεθος βήματος κβαντισμού. Στην ομοιόμορφη κβαντοποίηση, δεν θα υπάρχει σφάλμα ποσοτικοποίησης.

Ομοιόμορφα ποσοτικοποιημένο σήμα

Οπως γνωρίζουμε,
L = 2n και μετά Βήμα μέγεθος Q = (Fmax - Fmin) / L

“πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ npn ”

Το διάστημα i αντιστοιχίζεται στη μέση τιμή. Θα αποθηκεύσουμε ή θα στείλουμε μόνο την τιμή ευρετηρίου της κβαντοποιημένης τιμής.

Μια τιμή ευρετηρίου της κβαντοποιημένης τιμής Qi (F) = [F - Fmin / Q]

Ποσοτική τιμή Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Υπάρχουν όμως ορισμένα προβλήματα που προκύπτουν από την ομοιόμορφη κβαντοποίηση

Μόνο βέλτιστο για το ομοιόμορφα κατανεμημένο σήμα.
Τα πραγματικά ηχητικά σήματα είναι πιο συγκεντρωμένα κοντά σε μηδενικά.
Το ανθρώπινο αυτί είναι πιο ευαίσθητο σε σφάλματα ποσοτικοποίησης σε μικρές τιμές.

Η λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι η χρήση μη ομοιόμορφης κβαντοποίησης. Σε αυτήν τη διαδικασία, το διάστημα κβαντοποίησης είναι μικρότερο κοντά στο μηδέν.

Κωδικοποίηση

Ο κωδικοποιητής κωδικοποιεί τα κβαντοποιημένα δείγματα. Κάθε κβαντοποιημένο δείγμα κωδικοποιείται σε ένα Κωδικοποιητής 8-bit χρησιμοποιώντας το A-law στη διαδικασία κωδικοποίησης.

Το bit 1 είναι το πιο σημαντικό bit (MSB), αντιπροσωπεύει την πολικότητα του δείγματος. Το «1» αντιπροσωπεύει τη θετική πολικότητα και το «0» αντιπροσωπεύει την αρνητική πολικότητα.
Τα bit 2,3 και 4 θα καθορίσουν τη θέση της τιμής δείγματος. Αυτά τα τρία bit μαζί σχηματίζουν μια γραμμική καμπύλη για αρνητικά ή θετικά δείγματα χαμηλού επιπέδου.
Τα bit 5,6,7 και 8 είναι τα λιγότερο σημαντικά bit (LSB) που αντιπροσωπεύει ένα από τα τμήματα της κβαντοποιημένης τιμής. Κάθε τμήμα χωρίζεται σε 16 κβαντικά επίπεδα.

Το PCM είναι δύο τύποι διαφορικής διαμόρφωσης παλμού κώδικα (DPCM) και προσαρμοστικής διαφορικής κωδικοποίησης παλμού (ADPCM).

Στο DPCM κωδικοποιείται μόνο η διαφορά μεταξύ ενός δείγματος και της προηγούμενης τιμής. Η διαφορά θα είναι πολύ μικρότερη από τη συνολική τιμή δείγματος, οπότε χρειαζόμαστε μερικά bit για να έχουμε την ίδια ακρίβεια με αυτή του συνηθισμένου PCM. Για να μειωθεί επίσης ο απαιτούμενος ρυθμός bit. Για παράδειγμα, σε κώδικα 5-bit 1 bit είναι για πολικότητα και τα υπόλοιπα 4 bit για 16 κβαντικά επίπεδα.

Το ADPCM επιτυγχάνεται προσαρμόζοντας τα επίπεδα ποσοτικοποίησης στα χαρακτηριστικά αναλογικού σήματος. Μπορούμε να εκτιμήσουμε τις τιμές με τις προηγούμενες τιμές δείγματος. Η εκτίμηση σφαλμάτων γίνεται όπως στο DPCM. Στα 32Kbps διαφορά μεθόδου ADPCM μεταξύ της προβλεπόμενης τιμής και του δείγματος, η τιμή κωδικοποιείται με 4 bit, έτσι ώστε να έχουμε 15 κβαντικά επίπεδα. Σε αυτήν τη μέθοδο ο ρυθμός δεδομένων είναι το μισό του συμβατικού PCM.

Αποδιαμόρφωση παλμού κώδικα

Το Pulse Code Demodulation θα κάνει το ίδιο διαδικασία διαμόρφωσης αντίστροφα. Η αποδιαμόρφωση ξεκινά με τη διαδικασία αποκωδικοποίησης, κατά τη διάρκεια της μετάδοσης το σήμα PCM θα επηρεαστεί από παρεμβολές θορύβου. Έτσι, προτού το σήμα PCM αποσταλεί στον αποδιαμορφωτή PCM, πρέπει να ανακτήσουμε το σήμα στο αρχικό επίπεδο για αυτό χρησιμοποιούμε ένα συγκριτικό. Το σήμα PCM είναι ένα σήμα σειράς παλμικού κύματος, αλλά για αποδιαμόρφωση, χρειαζόμαστε ένα κύμα να είναι παράλληλο.

Χρησιμοποιώντας έναν σειριακό σε παράλληλο μετατροπέα, το σήμα παλμικού κύματος σειράς θα μετατραπεί σε παράλληλο ψηφιακό σήμα. Μετά από αυτό το σήμα θα περάσει μέσω του αποκωδικοποιητή n-bits, θα πρέπει να είναι μετατροπέας Digital to Analog. Ο αποκωδικοποιητής ανακτά τις αρχικές τιμές κβαντοποίησης του ψηφιακού σήματος. Αυτή η τιμή κβαντοποίησης περιλαμβάνει επίσης πολλές αρμονικές υψηλής συχνότητας με πρωτότυπα ηχητικά σήματα. Για την αποφυγή περιττών σημάτων χρησιμοποιούμε ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης στο τελικό μέρος.

Πλεονεκτήματα διαμόρφωσης κωδικού σφυγμού

Τα αναλογικά σήματα μπορούν να μεταδοθούν μέσω ψηφιακού υψηλής ταχύτητας σύστημα επικοινωνίας .
Η πιθανότητα εμφάνισης σφάλματος θα μειωθεί με τη χρήση κατάλληλων μεθόδων κωδικοποίησης.
Το PCM χρησιμοποιείται στο σύστημα Telkom, ψηφιακή εγγραφή ήχου, ψηφιακά ειδικά εφέ βίντεο, ψηφιακό βίντεο, φωνητικό ταχυδρομείο.
Το PCM χρησιμοποιείται επίσης σε μονάδες ελέγχου ραδιοφώνου ως πομποί και επίσης δέκτης για τηλεχειριζόμενα αυτοκίνητα, σκάφη, αεροπλάνα.
Το σήμα PCM είναι πιο ανθεκτικό στις παρεμβολές από τα κανονικά σήματα.

Αυτό είναι όλο Διαμόρφωση κωδικού σφυγμού και αποδιαμόρφωση . Πιστεύουμε ότι οι πληροφορίες που δίνονται σε αυτό το άρθρο είναι χρήσιμες για εσάς για την καλύτερη κατανόηση αυτής της έννοιας. Επιπλέον, τυχόν απορίες σχετικά με αυτό το άρθρο ή οποιαδήποτε βοήθεια στην εφαρμογή ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά έργα , μπορείτε να επικοινωνήσετε μαζί μας σχολιάζοντας την παρακάτω ενότητα σχολίων. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, Ποιες είναι οι εφαρμογές του Pulse Code Modulation;

Φωτογραφικές μονάδες: