펄스 코드 변조는 방법입니다 변환하는 데 사용되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 수정 된 아날로그 신호를 디지털 통신 네트워크를 통해 전송할 수 있습니다. PCM은 이진 형식이므로 가능한 상태는 높음과 낮음 (0 및 1) 두 가지뿐입니다. 복조를 통해 아날로그 신호를 되 찾을 수도 있습니다. 펄스 코드 변조 프로세스는 샘플링, 양자화 및 코딩의 세 단계로 수행됩니다. 차동 펄스 코드 변조 (DPCM) 및 적응 형 차동 펄스 코드 변조 (ADPCM)와 같은 두 가지 특정 유형의 펄스 코드 변조가 있습니다.

“나만의 가변 전원 공급 장치 구축 ”

PCM의 블록 다이어그램

다음은 PCM에 포함 된 단계의 블록 다이어그램입니다.

샘플링에서는 연속 진폭 신호를 이산 시간 연속 신호 (PAM 펄스)로 변환하는 펄스 진폭 변조 샘플러 인 PAM 샘플러를 사용하고 있습니다. PCM의 기본 블록 다이어그램은 더 나은 이해를 위해 아래에 나와 있습니다.

펄스 코드 변조 란 무엇입니까?

아날로그 파형에서 펄스 코드 변조 파형을 얻으려면 송신기 통신 회로의 끝 (소스), 아날로그 신호의 진폭은 일정한 시간 간격으로 샘플링됩니다. 샘플링 속도 또는 초당 샘플 수는 최대 주파수의 몇 배입니다. 이진 형식으로 변환 된 메시지 신호는 일반적으로 항상 2의 거듭 제곱 인 레벨 수입니다.이 프로세스를 양자화라고합니다.

PCM 시스템의 기본 요소

수신기 측에서 펄스 코드 복조기는 이진 신호를 변조기의 것과 동일한 양자 레벨을 가진 펄스로 다시 디코딩합니다. 추가 프로세스를 통해 원래 아날로그 파형을 복원 할 수 있습니다.

펄스 코드 변조 이론

위의 블록 다이어그램은 PCM의 전체 프로세스를 설명합니다. 연속 시간의 근원 메시지 신호 저역 통과 필터를 통과 한 다음 샘플링, 양자화, 인코딩이 수행됩니다. 단계별로 자세히 살펴 보겠습니다.

견본 추출

샘플링은 이산 순간에서 연속 시간 신호의 진폭을 측정하는 프로세스로, 연속 신호를 이산 신호로 변환합니다. 예를 들어, 음파를 샘플 시퀀스로 변환합니다. 샘플은 특정 시점의 값 또는 값 집합이거나 간격을 둘 수 있습니다. 샘플러는 연속 신호의 샘플을 추출하며, 지정된 다양한 지점에서 연속 신호의 순간 값과 동일한 샘플을 생성하는 이상적인 서브 시스템입니다. 샘플링 프로세스는 평평한 PAM (Pulse Amplitude Modulated) 신호를 생성합니다.

아날로그 및 샘플링 된 신호

샘플링 주파수, Fs는 샘플링 속도라고도하는 초당 평균 샘플 수입니다. 나이 퀴 스트 정리에 따르면 샘플링 속도는 상위 차단 주파수의 2 배 이상이어야합니다. 앨리어싱 효과를 피하기위한 샘플링 주파수, Fs> = 2 * fmax. 샘플링 주파수가 Nyquist 속도보다 매우 높으면 오버 샘플링이되며 이론적으로 Nyquist 속도보다 높게 샘플링하면 대역폭이 제한된 신호를 재구성 할 수 있습니다. 샘플링 주파수가 나이 퀴 스트 속도보다 작 으면 언더 샘플링이됩니다.

기본적으로 샘플링 프로세스에는 두 가지 유형의 기술이 사용됩니다. 1. Natural Sampling과 2. Flat-top Sampling이 있습니다.

양자화

양자화에서, 특별히 정의 된 양자화 값 세트 중 하나를 사용하는 진폭을 가진 디지털 샘플로 변환되는 진폭을 가진 아날로그 샘플. 양자화는 아날로그 샘플의 가능한 값 범위를 몇 가지 다른 레벨로 나누고 각 레벨의 중심 값을 양자화 간격의 모든 샘플에 할당하여 수행됩니다. 양자화는 가장 가까운 양자화 값을 사용하여 아날로그 샘플 값에 근접합니다. 따라서 거의 모든 양자화 된 샘플은 원래 샘플과 약간 다를 것입니다. 그 양을 양자화 오류라고합니다. 이 양자화 오류의 결과로 무작위 신호를 재생할 때 쉿하는 잡음이 들립니다. 아날로그 샘플을 0과 1 인 이진수로 변환합니다.

대부분의 경우 균일 한 양자화기를 사용합니다. 균일 한 양자화는 샘플 값이 유한 범위 (Fmin, Fmax)에있을 때 적용 할 수 있습니다. 전체 데이터 범위는 2n 레벨로 나뉘며 L 간격으로 둡니다. 길이 Q는 동일합니다. Q는 양자화 간격 또는 양자화 단계 크기로 알려져 있습니다. 균일 한 양자화에서는 양자화 오류가 없습니다.

균일하게 양자화 된 신호

아시다시피
L = 2n, 단계 크기 Q = (Fmax – Fmin) / L

“레일리 산란과 미에 산란 ”

간격 i는 중간 값에 매핑됩니다. 양자화 된 값의 인덱스 값만 저장하거나 보냅니다.

양자화 된 값의 인덱스 값 Qi (F) = [F – Fmin / Q]

양자화 된 값 Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

그러나 균일 한 양자화에서 발생하는 몇 가지 문제가 있습니다.

균일하게 분포 된 신호에만 최적입니다.
실제 오디오 신호는 0에 가깝게 집중됩니다.
인간의 귀는 작은 값에서 양자화 오류에 더 민감합니다.

이 문제에 대한 해결책은 균일하지 않은 양자화를 사용하는 것입니다. 이 과정에서 양자화 간격은 0에 가깝게 더 작습니다.

코딩

인코더는 양자화 된 샘플을 인코딩합니다. 각 양자화 된 샘플은 8 비트 코드 워드 인코딩 과정에서 A-law를 사용합니다.

비트 1은 MSB (최상위 비트)이며 샘플의 극성을 나타냅니다. '1'은 양극을 나타내고 '0'은 음극을 나타냅니다.
비트 2,3 및 4는 샘플 값의 위치를 정의합니다. 이 세 비트는 함께 낮은 수준의 음 또는 양 샘플에 대한 선형 곡선을 형성합니다.
비트 5,6,7 및 8은 세그먼트 양자화 된 값 중 하나를 나타내는 최하위 비트 (LSB)입니다. 각 세그먼트는 16 개의 양자 수준으로 나뉩니다.

PCM은 DPCM (Differential Pulse Code Modulation)과 ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)의 두 가지 유형입니다.

DPCM에서는 샘플과 이전 값의 차이 만 인코딩됩니다. 차이는 총 샘플 값보다 훨씬 작으므로 일반 PCM과 동일한 정확도를 얻으려면 약간의 비트가 필요합니다. 따라서 필요한 비트 전송률도 감소합니다. 예를 들어, 5 비트 코드에서 1 비트는 극성 용이고 나머지 4 비트는 16 개 양자 레벨 용입니다.

ADPCM은 양자화 레벨을 아날로그 신호 특성에 맞게 조정하여 달성됩니다. 앞의 샘플 값으로 값을 추정 할 수 있습니다. 오류 추정은 DPCM에서와 동일하게 수행됩니다. 예측값과 샘플의 32Kbps ADPCM 방법 차이에서 값은 4 비트로 코딩되므로 15 개의 양자 레벨을 얻을 수 있습니다. 이 방법에서 데이터 속도는 기존 PCM의 절반입니다.

펄스 코드 복조

펄스 코드 복조도 동일하게 수행됩니다. 변조 과정 반대로. 복조는 디코딩 프로세스로 시작되며 전송 중에 PCM 신호는 잡음 간섭의 영향을받습니다. 따라서 PCM 신호가 PCM 복조기로 전송되기 전에 비교기를 사용하기 위해 신호를 원래 레벨로 복구해야합니다. PCM 신호는 직렬 맥파 신호이지만 복조를 위해서는 평행 한 파동이 필요합니다.

직렬-병렬 변환기를 사용하면 직렬 펄 스파 신호가 병렬 디지털 신호로 변환됩니다. 그 후 신호가 n 비트 디코더를 통과하면 디지털-아날로그 변환기 여야합니다. 디코더는 디지털 신호의 원래 양자화 값을 복구합니다. 이 양자화 값에는 원본 오디오 신호와 함께 많은 고주파 고조파도 포함됩니다. 불필요한 신호를 피하기 위해 마지막 부분에서 저역 통과 필터를 사용합니다.

펄스 코드 변조의 장점

아날로그 신호는 고속 디지털을 통해 전송 될 수 있습니다. 의사 소통 시스템 .
적절한 코딩 방법을 사용하면 오류 발생 확률이 줄어 듭니다.
PCM은 Telkom 시스템, 디지털 오디오 녹음, 디지털 비디오 특수 효과, 디지털 비디오, 음성 메일에 사용됩니다.
PCM은 또한 무선 제어 장치에서 송신기로 사용되며 원격 제어 자동차, 보트, 비행기의 수신기로도 사용됩니다.
PCM 신호는 일반 신호보다 간섭에 더 강합니다.

이 모든 것 펄스 코드 변조 및 복조 . 이 기사에 제공된 정보가이 개념을 더 잘 이해하는 데 도움이된다고 생각합니다. 또한이 기사와 관련된 질문이나 전기 및 전자 프로젝트 , 아래 댓글 섹션에 댓글을 달아 저희에게 접근 할 수 있습니다. 여기에 질문이 있습니다. Pulse Code Modulation의 응용 분야는 무엇입니까?

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