Рад и примена модулације импулсног кода

Диференцијална импулсна модулација је аналогна техника у дигиталну конверзију сигнала . Ова техника узоркује аналогни сигнал и затим квантизује разлику између вредности узорка и његове предвиђене вредности, а затим кодира сигнал да формира дигиталну вредност. Пре него што пређемо на расправу о диференцијалној импулсној модулацији, морамо знати које су мане ПЦМ (модул импулсног кода) . Узорци сигнала су у међусобној корелацији. Вредност сигнала од садашњег узорка до следећег узорка не разликује се у великој мери. Суседни узорци сигнала носе исте информације са малом разликом. Када су ови узорци кодирани стандардним ПЦМ системом, резултујући кодирани сигнал садржи неке сувишне информативне битове. Доња слика то илуструје.

Сувишни информативни битови у ПЦМ-у

Горња слика приказује сигнал непрекидног времена к (т) означен испрекиданом линијом. Овај сигнал се узоркује равним врхом узорковања у интервалима Тс, 2Тс, 3Тс ... нТс. Учесталост узорковања је изабрана да буде већа од Никуист-ове стопе. Ови узорци се кодирају помоћу 3-битног (7 нивоа) ПЦМ-а. Узорци су квантизовани до најближег дигиталног нивоа, као што показују мали кругови на горњој слици. Кодирана бинарна вредност сваког узорка исписана је на врху узорака. Само посматрајте горњу слику на узорцима узетим на 4Тс, 5Тс и 6Тс кодирани су на исту вредност (110). Ове информације може носити само једна вредност узорка. Али три узорка носе иста информациона средства сувишна.

Сада размотримо узорке на 9Т и 10Тс, разлика између ових узорака само због последњег бита и прва два бита је сувишна јер се не мењају. Дакле, како би се процес учинио сувишним информацијама и имао бољи излаз. Интелигентна је одлука узети предвиђену узорковану вредност, претпостављену из њеног претходног резултата, и сажети их са квантизованим вредностима. Такав процес назива се техника диференцијалног ПЦМ (ДПЦМ).

Принцип диференцијалне импулсне модулације

Ако се редундантност смањи, тада ће се укупна брзина протока смањити, а смањиће се и број битова потребних за пренос једног узорка. Ова врста технике дигиталне импулсне модулације назива се диференцијална импулсна модулација кода. ДПЦМ ради на принципу предвиђања. Вредност садашњег узорка предвиђа се из претходних узорака. Предвиђање можда није тачно, али је врло близу стварне вредности узорка.

Диференцијална импулсна модулација Предајник

Доња слика приказује ДПЦМ предајник. Предајник се састоји од упоређивач , квантизатор, филтер предвиђања и кодер.

Диференцијални импулсни кодни модулатор

Узорковани сигнал означен је са к (нТс), а предвиђени сигнал је означен са к ^ (нТс). Упоредник открива разлику између стварне вредности узорка к (нТс) и предвиђене вредности к ^ (нТс). Ово се назива грешка сигнала и означава се као е (нТс)

е (нТс) = к (нТс) - к ^ (нТс) ……. (1)

Овде се предвиђена вредност к ^ (нТс) производи коришћењем филтер за предвиђање (филтер за обраду сигнала) . Излазни сигнал квантизатора ек (нТс) и претходно предвиђање се додају и дају као улаз у филтер предвиђања, овај сигнал се означава са кк (нТс). Ово чини предвиђање ближим стварно узоркованом сигналу. Квантизовани ек сигнала грешке (нТс) је врло мали и може се кодирати употребом малог броја битова. Тако се смањује број битова по узорку у ДПЦМ.

Излаз квантизера би се написао као,

ек (нТс) = е (нТс) + к (нТс) …… (2)

Овде је к (нТс) грешка у квантизацији. Из горњег блок дијаграма добијен је улаз филтра за предвиђање кк (нТс) збиром к ^ (нТс) и излазног ек квантизера (нТс).

тј. кк (нТс) = к ^ (нТс) + ек (нТс). ………. (3)

заменом вредности ек (нТс) из једначине (2) у једначини (3) добијамо,
кк (нТс) = к ^ (нТс) + е (нТс) + к (нТс) ……. (4)

Једначина (1) се може записати као,

е (нТс) + к ^ (нТс) = к (нТс) ……. (5)

из горњих једначина 4 и 5 добијамо,

кк (нТс) = к (нТс) + к (нТс)

Стога је квантизована верзија сигнала кк (нТс) збир изворне вредности узорка и квантизоване грешке к (нТс). Квантизована грешка може бити позитивна или негативна. Дакле, излаз филтера за предвиђање не зависи од његових карактеристика.

Диференцијална импулсна модулација Пријемник

Да би се реконструисао примљени дигитални сигнал, састоји се од ДПЦМ пријемника (приказан на доњој слици) декодер и филтер за предвиђање. У изостанку шума, кодирани улаз пријемника биће исти као и кодирани излаз предајника.

Пријемник диференцијалне импулсне шифре

Као што смо горе разговарали, предиктор узима вредност на основу претходних резултата. Улаз дат у декодер се обрађује и тај излаз се сумира са излазом предиктора, да би се добио бољи излаз. То значи да ће овде пре свега декодер реконструисати квантизовани облик изворног сигнала. Због тога се сигнал на пријемнику разликује од стварног сигнала грешком квантизације к (нТс), која се трајно уводи у реконструисани сигнал.

Примене ДПЦМ

ДПЦМ техника углавном је користила компресију говора, слике и аудио сигнала. ДПЦМ спроведен на сигналима са корелацијом између узастопних узорака доводи до добрих односа компресије. На сликама постоји корелација између суседних пиксела, у видео сигналима корелација је између истих пиксела у узастопним кадровима и унутар оквира (што је исто као корелација унутар слике).

Ова метода је погодна за апликације у реалном времену. Да би се разумела ефикасност ове методе медицинске компресије и примене медицинских снимака у реалном времену попут телемедицине и дијагнозе на мрежи. Стога може бити ефикасна за компресију без губитака и примена за компресију медицинске слике без губитака или готово без губитака.

Ово је све о функционисању диференцијалне импулсне шифре. Сматрамо да су информације дате у овом чланку корисне за боље разумевање овог концепта. Даље, било каква питања у вези са овим чланком или било каква помоћ у примени електрични и електронски пројекти , можете нам се обратити коментаром у одељку за коментаре испод. Ево питања за вас: Каква је улога предиктора у ДПЦМ техници?