Codul pulsului modularea este o metodă care este folosit pentru a converti un semnal analogic într-un semnal digital astfel încât un semnal analogic modificat să poată fi transmis prin rețeaua de comunicații digitale. PCM este în formă binară, deci vor exista doar două stări posibile ridicată și scăzută (0 și 1). De asemenea, ne putem recupera semnalul analogic prin demodulare. Procesul de modulare a codului pulsului se realizează în trei pași Eșantionare, cuantificare și codificare. Există două tipuri specifice de modulații ale codului impulsului, cum ar fi modularea codului diferențial al impulsului (DPCM) și modularea diferențială adaptivă a codului impulsului (ADPCM)

“ce este Bluetooth și cum funcționează ”

Diagrama bloc a PCM

Iată o diagramă bloc a pașilor incluși în PCM.

În eșantionare, folosim eșantionator PAM, care este eșantion de modulare a amplitudinii impulsurilor, care convertește semnalul de amplitudine continuă în semnal continuu în timp discret (impulsuri PAM). Diagrama bloc de bază a PCM este prezentată mai jos pentru o mai bună înțelegere.

Ce este o modulare a codului impulsului?

Pentru a obține o formă de undă modulată de cod de impuls de la o formă de undă analogică la emițătorul sfârșitul (sursa) unui circuit de comunicații, amplitudinea probelor de semnal analogic la intervale regulate de timp. Rata de eșantionare sau un număr de eșantioane pe secundă este de câteva ori frecvența maximă. Semnalul mesajului convertit în forma binară va fi, de obicei, în numărul de niveluri, care este întotdeauna la o putere de 2. Acest proces se numește cuantificare.

Elemente de bază ale sistemului PCM

La capătul receptorului, un demodulator cu cod de impuls decodează semnalul binar înapoi în impulsuri cu aceleași niveluri cuantice ca și cele din modulator. Prin procese ulterioare, putem restabili forma de undă analogică originală.

Teoria modulării codului pulsului

Această diagramă bloc de mai sus descrie întregul proces al PCM. Sursa timpului continuu semnal de mesaj este trecut printr-un filtru low-pass și apoi eșantionare, cuantificare, codificare se va face. Vom vedea în detaliu pas cu pas.

Prelevarea de probe

Eșantionarea este un proces de măsurare a amplitudinii unui semnal continuu în momente discrete, convertește semnalul continuu într-un semnal discret. De exemplu, conversia unei unde sonore într-o secvență de probe. Eșantionul este o valoare sau un set de valori la un moment dat sau poate fi distanțat. Eșantionatorul extrage eșantioane ale unui semnal continuu, este un subsistem eșantionatorul ideal produce eșantioane care sunt echivalente cu valoarea instantanee a semnalului continuu în punctele specificate. Procesul de eșantionare generează un semnal plat cu amplitudine de impulsuri (PAM).

Semnal analogic și eșantionat

Frecvența de eșantionare, Fs este numărul de eșantioane medii pe secundă cunoscut și sub denumirea de eșantionare. Conform teoremei lui Nyquist, rata de eșantionare ar trebui să fie de cel puțin 2 ori frecvența de tăiere superioară. Frecvența de eșantionare, Fs = = 2 * fmax pentru a evita efectul de aliasare. Dacă frecvența de eșantionare este foarte mare decât rata Nyquist, aceasta devine supra-eșantionare, teoretic, un semnal limitat la lățime de bandă poate fi reconstituit dacă este eșantionat la o rată de Nyquist mai mare. Dacă frecvența de eșantionare este mai mică decât rata Nyquist, aceasta va deveni Sub-eșantionare.

Practic, două tipuri de tehnici sunt utilizate pentru procesul de eșantionare. Acestea sunt 1. Eșantionare naturală și 2. Eșantionare plat-top.

Cuantizare

În cuantizare, un eșantion analogic cu o amplitudine care s-a transformat într-un eșantion digital cu o amplitudine care ia unul dintre un set de valori de cuantificare definit în mod specific. Cuantificarea se face prin împărțirea gamei de valori posibile a probelor analogice în unele niveluri diferite și atribuirea valorii centrale a fiecărui nivel oricărui eșantion din intervalul de cuantificare. Cuantificarea aproximează valorile probei analogice cu cele mai apropiate valori de cuantificare. Deci, aproape toate eșantioanele cuantificate vor diferi de eșantioanele originale cu o cantitate mică. Această sumă se numește eroare de cuantificare. Rezultatul acestei erori de cuantificare este că vom auzi un șuierat atunci când redăm un semnal aleatoriu. Conversia eșantioanelor analogice în numere binare care sunt 0 și 1.

În majoritatea cazurilor, vom folosi cuantificatoare uniforme. Cuantificarea uniformă este aplicabilă atunci când valorile eșantionului se află într-un interval finit (Fmin, Fmax). Intervalul total de date este împărțit în 2n niveluri, să fie L intervale. Vor avea o lungime egală Q. Q este cunoscut sub denumirea de interval de cuantizare sau dimensiunea pasului de cuantizare. În cuantificarea uniformă, nu va exista nicio eroare de cuantificare.

Semnal cuantificat uniform

După cum știm,
L = 2n, apoi mărimea pasului Q = (Fmax - Fmin) / L

“ce este kvl în circuite ”

Intervalul i este mapat la valoarea de mijloc. Vom stoca sau vom trimite numai valoarea indexului valorii cuantificate.

O valoare index a valorii cuantificate Qi (F) = [F - Fmin / Q]

Valoare cuantificată Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Dar există unele probleme ridicate în cuantificarea uniformă

Numai optim pentru semnalul distribuit uniform.
Semnalele audio reale sunt mai concentrate aproape de zerouri.
Urechea umană este mai sensibilă la erorile de cuantificare la valori mici.

Soluția la această problemă este folosirea cuantificării neuniforme. În acest proces, intervalul de cuantificare este mai mic aproape de zero.

Codificare

Codificatorul codifică probele cuantificate. Fiecare probă cuantificată este codificată într-un Cuvânt de cod pe 8 biți prin utilizarea legii A în procesul de codificare.

Bitul 1 este cel mai semnificativ bit (MSB), reprezintă polaritatea eșantionului. „1” reprezintă polaritatea pozitivă și „0” reprezintă polaritatea negativă.
Bitul 2,3 și 4 va defini locația valorii eșantionului. Acești trei biți formează împreună o curbă liniară pentru eșantioane negative sau pozitive de nivel scăzut.
Bitul 5,6,7 și 8 sunt cei mai puțin semnificativi biți (LSB) pe care îi reprezintă unul dintre valorile cuantificate ale segmentelor. Fiecare segment este împărțit în 16 niveluri cuantice.

PCM este două tipuri de modulare diferențială a impulsului codului (DPCM) și modulare diferențială adaptivă a impulsului codului (ADPCM).

În DPCM se codifică doar diferența dintre un eșantion și valoarea anterioară. Diferența va fi mult mai mică decât valoarea eșantionului total, deci avem nevoie de niște biți pentru a obține aceeași precizie ca în PCM obișnuit. Astfel, rata de biți necesară se va reduce, de asemenea. De exemplu, în codul de 5 biți 1 bit este pentru polaritate și restul de 4 biți pentru 16 niveluri cuantice.

ADPCM se realizează prin adaptarea nivelurilor de cuantificare la caracteristicile analogice ale semnalului. Putem estima valorile cu valorile eșantionului precedent. Estimarea erorilor se face la fel ca în DPCM. În diferența metodei ADPCM de 32 Kbps între valoarea prezisă și eșantion, valoarea este codificată cu 4 biți, astfel încât să obținem 15 niveluri cuantice. În această metodă, rata de date este jumătate din PCM convențional.

Demodularea codului pulsului

Demodularea codului pulsului va face același lucru proces de modulare în sens invers. Demodularea începe cu procesul de decodare, în timpul transmisiei semnalul PCM va fi afectat de interferențele de zgomot. Deci, înainte ca semnalul PCM să se trimită în demodulatorul PCM, trebuie să recuperăm semnalul la nivelul inițial pentru că folosim un comparator. Semnalul PCM este un semnal de undă de impuls serie, dar pentru demodulare, avem nevoie de o undă care să fie paralelă.

Prin utilizarea unui convertor serial în paralel, semnalul de undă impuls serie va fi convertit într-un semnal digital paralel. După aceea, semnalul va trece prin decodorul n-biți, ar trebui să fie un convertor digital în analog. Decodorul recuperează valorile de cuantificare originale ale semnalului digital. Această valoare de cuantificare include, de asemenea, o mulțime de armonici de înaltă frecvență cu semnale audio originale. Pentru a evita semnale inutile, utilizăm un filtru low-pass la ultima parte.

Avantajele modulării codului impulsului

Semnalele analogice pot fi transmise printr-un dispozitiv digital de mare viteză Sistem de comunicatii .
Probabilitatea apariției unei erori se va reduce prin utilizarea metodelor de codare adecvate.
PCM este utilizat în sistemul Telkom, înregistrarea audio digitală, efectele speciale video digitalizate, video digital, mesageria vocală.
PCM este, de asemenea, utilizat în unitățile de control radio ca emițătoare și, de asemenea, un receptor pentru mașini, bărci, avioane cu telecomandă.
Semnalul PCM este mai rezistent la interferențe decât semnalele normale.

Aici este vorba Modularea și demodularea codului pulsului . Credem că informațiile furnizate în acest articol vă sunt utile pentru o mai bună înțelegere a acestui concept. În plus, orice întrebări referitoare la acest articol sau orice ajutor în implementare proiecte electrice și electronice , ne puteți aborda comentând în secțiunea de comentarii de mai jos. Iată o întrebare pentru dvs., care sunt aplicațiile Modulării codului impulsului?

Credite foto: