تعديل كود النبض واستخلاصه

تعديل كود النبض واستخلاصه

رمز النبض التحوير طريقة يستخدم لتحويل ملف الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية بحيث يمكن إرسال إشارة تناظرية معدلة عبر شبكة الاتصالات الرقمية. يكون PCM في شكل ثنائي ، لذلك لن يكون هناك سوى حالتين محتملتين عالية ومنخفضة (0 و 1). يمكننا أيضًا استعادة إشارتنا التناظرية عن طريق إزالة التعديل. تتم عملية تعديل كود النبض في ثلاث خطوات أخذ العينات والكمية والترميز. هناك نوعان محددان من تعديلات رمز النبض مثل تعديل شفرة النبض التفاضلي (DPCM) وتعديل شفرة النبض التفاضلي التكيفي (ADPCM)



مخطط كتلة PCM

مخطط كتلة PCM

فيما يلي رسم تخطيطي للخطوات المضمنة في PCM.






في أخذ العينات ، نستخدم جهاز أخذ العينات PAM وهو جهاز أخذ عينات تعديل سعة النبض والذي يحول إشارة السعة المستمرة إلى إشارة مستمرة للوقت المنفصل (نبضات PAM). يرد أدناه مخطط الكتلة الأساسي لـ PCM لفهم أفضل.

ما هو تعديل رمز النبض؟

للحصول على شكل موجة معدلة من شفرة النبض من شكل موجة تمثيلي في المرسل نهاية (مصدر) دائرة الاتصالات ، سعة عينات الإشارة التناظرية على فترات زمنية منتظمة. معدل أخذ العينات أو عدد العينات في الثانية هو عدة أضعاف الحد الأقصى للتردد. عادة ما تكون إشارة الرسالة المحولة إلى الشكل الثنائي في عدد المستويات التي تكون دائمًا بقوة 2. وتسمى هذه العملية التكمية.



العناصر الأساسية لنظام PCM

العناصر الأساسية لنظام PCM

في نهاية المستقبِل ، يقوم مزيل تشكيل الكود النبضي بفك تشفير الإشارة الثنائية إلى نبضات مع نفس المستويات الكمومية لتلك الموجودة في المغير. من خلال مزيد من العمليات ، يمكننا استعادة شكل الموجة التناظرية الأصلية.

نظرية تعديل كود النبض

يصف مخطط الكتلة أعلاه العملية الكاملة لـ PCM. مصدر الزمن المستمر إشارة الرسالة يتم تمريره من خلال مرشح تمرير منخفض ثم يتم أخذ العينات والتكمية والتشفير. سنرى بالتفصيل خطوة بخطوة.


أخذ العينات

أخذ العينات هو عملية قياس اتساع إشارة الوقت المستمر في لحظات منفصلة ، وتحويل الإشارة المستمرة إلى إشارة منفصلة. على سبيل المثال ، تحويل موجة صوتية إلى سلسلة من العينات. النموذج هو قيمة أو مجموعة من القيم في نقطة زمنية أو يمكن تباعدها. عينات استخراج العينات من إشارة مستمرة ، وهو نظام فرعي مثالي لأخذ العينات ينتج عينات تعادل القيمة الآنية للإشارة المستمرة عند النقاط المختلفة المحددة. تولد عملية أخذ العينات إشارة معدلة بسعة النبض (PAM) مسطحة.

إشارة تناظرية ومعاينة

إشارة تناظرية ومعاينة

تردد أخذ العينات ، Fs هو عدد متوسط ​​العينات في الثانية المعروف أيضًا باسم معدل أخذ العينات. وفقًا لنظرية Nyquist ، يجب أن يكون معدل أخذ العينات على الأقل مرتين من تردد القطع العلوي. تردد أخذ العينات ، Fs> = 2 * fmax لتجنب تأثير التعرج. إذا كان تردد أخذ العينات أعلى جدًا من معدل Nyquist ، فإنه يصبح تجاوزًا للعينات ، من الناحية النظرية ، يمكن إعادة بناء إشارة محدودة النطاق الترددي إذا تم أخذ العينات أعلى من معدل Nyquist. إذا كان تكرار أخذ العينات أقل من معدل Nyquist ، فسيصبح Undersampling.

يتم استخدام نوعين أساسيين من التقنيات في عملية أخذ العينات. تلك هي 1. أخذ العينات الطبيعي و 2. أخذ العينات المسطحة.

توضيح

في التكميم ، عينة تناظرية ذات سعة يتم تحويلها إلى عينة رقمية بسعة تأخذ واحدة من مجموعة محددة من قيم التكميم. يتم التكميم عن طريق تقسيم نطاق القيم الممكنة للعينات التناظرية إلى بعض المستويات المختلفة وتخصيص القيمة المركزية لكل مستوى لأي عينة في فترة التكميم. يقترب التكميم من قيم العينة التناظرية بأقرب قيم تكمية. لذلك ستختلف جميع العينات الكمية تقريبًا عن العينات الأصلية بكمية صغيرة. هذا المبلغ يسمى خطأ التكميم. نتيجة خطأ التكميم هذا هو أننا سنسمع ضوضاء هسهسة عند تشغيل إشارة عشوائية. تحويل العينات التناظرية إلى أرقام ثنائية تكون 0 و 1.

في معظم الحالات ، سوف نستخدم مقاييس موحدة. يمكن تطبيق تكمية موحدة عندما تكون قيم العينة في نطاق محدود (Fmin ، Fmax). نطاق البيانات الإجمالي مقسم إلى مستويات 2n ، فليكن على فترات L. سيكون لها نفس الطول Q. Q المعروف باسم الفاصل الكمي أو حجم خطوة التكمية. في التكميم المنتظم ، لن يكون هناك خطأ في التكميم.

إشارة موحدة الكمي

إشارة موحدة الكمي

كما نعلم،
L = 2n ، ثم حجم الخطوة Q = (Fmax - Fmin) / L

تم تعيين الفاصل الزمني i إلى القيمة المتوسطة. سنخزن أو نرسل فقط قيمة المؤشر للقيمة الكمية.

قيمة مؤشر للقيمة الكمية Qi (F) = [F - Fmin / Q]

القيمة الكمية Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

ولكن هناك بعض المشاكل التي أثيرت في التكميم الموحد هؤلاء

  • مثالي فقط للإشارة الموزعة بشكل موحد.
  • الإشارات الصوتية الحقيقية أكثر تركيزًا بالقرب من الأصفار.
  • تعتبر الأذن البشرية أكثر حساسية لأخطاء التكميم عند القيم الصغيرة.

حل هذه المشكلة هو استخدام تكميم غير منتظم. في هذه العملية ، تكون فترة التكميم أصغر بالقرب من الصفر.

الترميز

المشفر يشفر العينات الكمية. يتم ترميز كل عينة كمية في ملف كلمة مشفرة 8 بت باستخدام A-law في عملية الترميز.

  • البتة 1 هي البتة الأكثر أهمية (MSB) ، فهي تمثل قطبية العينة. يمثل '1' قطبية موجبة ويمثل '0' قطبية سالبة.
  • تحدد البتة 2 و 3 و 4 موقع قيمة العينة. تشكل هذه البتات الثلاثة معًا منحنى خطيًا للعينات منخفضة المستوى السلبية أو الإيجابية.
  • البت 5 ، 6 ، 7 و 8 هي البتات الأقل أهمية (LSB) فهي تمثل أحد الأجزاء الكمية. كل جزء مقسم إلى 16 مستوى كمي.

PCM هو نوعان من تعديل رمز النبض التفاضلي (DPCM) وتعديل رمز النبض التفاضلي التكيفي (ADPCM).

في DPCM يتم ترميز الفرق فقط بين العينة والقيمة السابقة. سيكون الفرق أصغر بكثير من القيمة الإجمالية للعينة ، لذلك نحتاج إلى بعض البتات للحصول على نفس الدقة كما في PCM العادي. بحيث يتم تقليل معدل البت المطلوب أيضًا. على سبيل المثال ، في كود 5 بت ، 1 بت للقطبية وال 4 بت المتبقية لـ 16 مستوى كمي.

يتم تحقيق ADPCM من خلال تكييف مستويات القياس لخصائص الإشارة التناظرية. يمكننا تقدير القيم بقيم العينة السابقة. يتم تقدير الخطأ كما هو الحال في DPCM. في اختلاف طريقة ADPCM بسرعة 32 كيلو بت في الثانية بين القيمة المتوقعة والعينة ، يتم ترميز القيمة بـ 4 بتات ، بحيث نحصل على 15 مستوى كمي. في هذه الطريقة ، يكون معدل البيانات هو نصف PCM التقليدي.

فك رمز النبض

ستفعل عملية إزالة كود النبض نفس الشيء عملية التحوير إلى الوراء. يبدأ الاستخلاص بعملية فك التشفير ، أثناء الإرسال ستتأثر إشارة PCM بتداخل الضوضاء. لذلك ، قبل أن ترسل إشارة PCM إلى مزيل التشكيل PCM ، يتعين علينا استعادة الإشارة إلى المستوى الأصلي لذلك نحن نستخدم المقارنة. إشارة PCM هي إشارة موجة نبضية متسلسلة ، ولكن لإزالة التشكيل ، نحتاج إلى أن تكون الموجة متوازية.

باستخدام المحول التسلسلي إلى المتوازي ، سيتم تحويل إشارة الموجة النبضية التسلسلية إلى إشارة رقمية موازية. بعد أن تمر الإشارة عبر وحدة فك التشفير n-bits ، يجب أن تكون محولًا رقميًا إلى تناظري. يستعيد مفكك الشفرة قيم التكمية الأصلية للإشارة الرقمية. تتضمن قيمة التكميم هذه أيضًا الكثير من التوافقيات عالية التردد مع الإشارات الصوتية الأصلية. لتجنب الإشارات غير الضرورية ، نستخدم مرشح تمرير منخفض في الجزء الأخير.

مزايا تعديل كود النبض

  • يمكن إرسال الإشارات التناظرية عبر رقمي عالي السرعة نظام الاتصال .
  • سينخفض ​​احتمال حدوث الخطأ باستخدام طرق التشفير المناسبة.
  • يستخدم PCM في نظام Telkom ، وتسجيل الصوت الرقمي ، والمؤثرات الخاصة للفيديو الرقمي ، والفيديو الرقمي ، والبريد الصوتي.
  • يستخدم PCM أيضًا في وحدات التحكم اللاسلكي كجهاز إرسال وأيضًا جهاز استقبال للسيارات والقوارب والطائرات التي يتم التحكم فيها عن بُعد.
  • إشارة PCM أكثر مقاومة للتداخل من الإشارات العادية.

هذا كل شيء عن تعديل كود النبض واستخلاصه . نعتقد أن المعلومات الواردة في هذه المقالة مفيدة لك لفهم هذا المفهوم بشكل أفضل. علاوة على ذلك ، أي استفسارات بخصوص هذه المقالة أو أي مساعدة في التنفيذ مشاريع كهربائية وإلكترونية ، يمكنك التواصل معنا من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. هنا سؤال لك ، ما هي تطبيقات Pulse Code Modulation؟

اعتمادات الصورة: