PCM

Pulskodemodulation ( PCM , engelsk  pulskodemodulation , PCM ) bruges til at digitalisere analoge signaler . Næsten alle typer analoge data ( video , lyd ( tale , musik ), telemetri ) tillader brugen af ​​PCM.

Modulation

Med pulskodemodulation konverteres det analoge transmitterede signal til digital form gennem tre operationer: tidssampling, amplitudekvantisering og kodning [1] .

En analog-til-digital-konverter (ADC) bruges til at konvertere et analogt signal til digitalt . ADC måler amplituden af ​​det analoge signal med regelmæssige intervaller - modtager øjeblikkelige værdier eller signalprøver og konverterer derefter prøverne til binære ord [2] .

Den øjeblikkelige målte værdi (udlæsning) af det analoge signal kvantiseres ved niveauer (afrundet fra nærmeste heltal). Antallet af kvantiseringsniveauer er normalt lig med eller et multiplum af en heltalspotens på 2, for eksempel 2 3 = 8 , 2 4 = 16 , 2 5 = 32 osv. Niveaunummeret er kodet i binære ord med længden 3 , 4, 5 osv. ] [2.bit

Udgangsordene fra ADC'en i parallelkoden kodes derefter ved at sendes til et skifteregister, der clockes af en hjælpeskiftgenerator . Pakker dannes ved udgangen af ​​skifteregisteret[ klargør ] kodede impulser i en seriel kode. Derefter sendes udbrud af impulser til kommunikationskanalen [2] .

Samplingshastigheden af ​​signalet (eller digitaliseringshastigheden , samplingsfrekvensen ) for at eliminere informationstab i overensstemmelse med Kotelnikov-sætningen skal være mindst to gange den maksimale frekvens i det analoge signals spektrum .

Der er specialiserede integrerede kredsløb designet til PCM, der kombinerer ADC, skifteregister, urgeneratorer og andre enheder.

Demodulation

En demodulator er installeret i den modtagende ende af kommunikationskanalen . I demodulatoren påføres udbrud af impulser til den serielle indgang[ afklare ] skifteregister. Efter at have skubbet alle bits af pulstoget ind i skifteregisteret, skrives ordet fra skifteregisteret i parallelkoden til indgangsregisteret på digital-til-analog-konverteren (DAC) . DAC'en konverterer de kodede samples af det transmitterede analoge signal tilbage til analog form. Udgangen af ​​DAC'en er et trinvist analogt signal. Udjævningen af ​​trinene udføres af et lavpasfilter (LPF) , på hvis udgang et transmitteret analogt signal dannes. LPF afskæringsfrekvensen er valgt til at være mindre end eller lig med det dobbelte af samplingshastigheden.

Digitale koder i PCM

For at indkode aflæsninger i PCM, bruges en lang række binære koder , for eksempel:

• den sædvanlige repræsentation af tal i det binære talsystem , desuden kan den serielle transmission af bits af et binært tal udføres både med de mindst signifikante bit fremad og med de mest signifikante bits fremad;
• forskellige koder med fejldetektion og eliminering i transmissionskanalen, for eksempel Hamming -kode , Reed-Solomon-kode osv. Den enkleste af dem er redundant kode med paritetsbittransmission ;
• koder, der eliminerer DC-komponenten i det kodede pulserede to-niveau signal, såsom den selvsynkroniserende Manchester-kode .

Varianter af PCM

• Differentiel (eller delta ) pulskodemodulation ( DPCM , DPCM ) - PCM, hvor signalet er kodet som forskellen mellem de aktuelle og tidligere målte værdier. For lyddata reducerer denne type modulering det nødvendige antal bits pr. sample med omkring 25 %.
  • Adaptiv DPCM ( ADCM , ADPCM )  er en variation af DPCM med et variabelt kvantiseringstrin. Ændring af tonehøjden giver dig mulighed for at reducere båndbreddekravene for et givet signal-til-støj-forhold .
• LPCM ( lineær pulskodemodulation , lineær pulskodemodulation)

Praktisk anvendelse

• I digital telefoni og IP-telefoni bruges PCM til at konvertere et stemmelydsignal til en digital stream, der transmitteres med en hastighed på 64 kbps ( digital hovedkanal ).
• PCM bruges til at konvertere et analogt lydsignal til et digitalt for at gemme signalet på digitale enheder og medier ( digital lyd ). Liste over nogle almindelige filformater, der bruges til at gemme lyd (musik, stemme osv.): WAV , MP3 , WMA , OGG , FLAC , APE .
• PCM blev tidligere brugt i ITU V.90 (kun indgående klient) og V.92 (indgående og udgående) modemprotokoller for at give en maksimal forbindelseshastighed på 56 Kbps.

Se også

• delta-kodning
• adaptiv modulation

Litteratur

• Panfilov I.P., Dyrda V.E. Teori om elektrisk kommunikation. - M . : Radio og kommunikation, 1991. - 344 s. — ISBN 5-256-00869-2 .

Noter

1. ↑ Panfilov, 1991 , s. 282.
2. ↑ 1 2 3 Panfilov, 1991 , s. 283.