عمل تعديل رمز النبض والتطبيق

تعديل رمز النبض التفاضلي هو أسلوب تناظري لتحويل الإشارات الرقمية . تقوم هذه التقنية بأخذ عينات للإشارة التناظرية ثم تحديد الفرق بين القيمة المأخوذة من العينة والقيمة المتوقعة ، ثم ترميز الإشارة لتشكيل قيمة رقمية. قبل الخوض في مناقشة تعديل كود النبض التفاضلي ، علينا أن نعرف عيوب PCM (تعديل رمز النبض) . ترتبط عينات الإشارة ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض. لا تختلف قيمة الإشارة من العينة الحالية إلى العينة التالية بمقدار كبير. تحمل العينات المجاورة للإشارة نفس المعلومات مع اختلاف بسيط. عندما يتم تشفير هذه العينات بواسطة نظام PCM القياسي ، تحتوي الإشارة المشفرة الناتجة على بعض بتات المعلومات الزائدة. يوضح الشكل أدناه هذا.

بت المعلومات الزائدة في PCM

يوضح الشكل أعلاه إشارة زمنية مستمرة x (t) يُشار إليها بخط منقط. يتم أخذ عينات من هذه الإشارة عن طريق أخذ عينات من قمة مسطحة على فترات زمنية Ts ، 2Ts ، 3Ts… nTs. يتم اختيار تردد أخذ العينات ليكون أعلى من معدل نيكويست. يتم ترميز هذه العينات باستخدام 3 بت (7 مستويات) PCM. يتم تكميم العينات إلى أقرب مستوى رقمي كما هو موضح في الدوائر الصغيرة في الشكل أعلاه. تتم كتابة القيمة الثنائية المشفرة لكل عينة في الجزء العلوي من العينات. ما عليك سوى ملاحظة الشكل أعلاه في العينات المأخوذة في 4Ts و 5Ts و 6Ts مشفرة بنفس القيمة (110). يمكن نقل هذه المعلومات من خلال قيمة عينة واحدة فقط. لكن ثلاث عينات تحمل نفس المعلومات تعني زائدة عن الحاجة.

الآن دعنا نفكر في العينات عند 9Ts و 10Ts ، والفرق بين هذه العينات فقط بسبب آخر بت وأول بتتين زائدة عن الحاجة لأنها لا تتغير. لذلك من أجل جعل العملية هذه المعلومات الزائدة عن الحاجة والحصول على مخرجات أفضل. إنه قرار ذكي لأخذ قيمة عينة متوقعة ، مفترضة من ناتجها السابق وتلخيصها بالقيم الكمية. تسمى هذه العملية بتقنية PCM التفاضلية (DPCM).

مبدأ تعديل رمز النبض التفاضلي

إذا تم تقليل التكرار ، فسوف ينخفض ​​معدل البت الإجمالي وسيقل أيضًا عدد البتات المطلوبة لإرسال عينة واحدة. يسمى هذا النوع من تقنية تعديل النبض الرقمي بتعديل شفرة النبض التفاضلي. يعمل DPCM على مبدأ التنبؤ. يتم توقع قيمة العينة الحالية من العينات السابقة. قد لا يكون التوقع دقيقًا ، لكنه قريب جدًا من قيمة العينة الفعلية.

تعديل رمز النبض التفاضلي الارسال

يوضح الشكل أدناه جهاز الإرسال DPCM. يتكون المرسل من مقارن ، مكمّم ، مرشح تنبؤ ، ومشفّر.

المغير رمز النبض التفاضلي

يتم الإشارة إلى إشارة العينة بـ x (nTs) والإشارة المتوقعة يشار إليها بـ x ^ (nTs). يكتشف المقارنة الفرق بين قيمة العينة الفعلية x (nTs) والقيمة المتوقعة x ^ (nTs). يسمى هذا خطأ الإشارة ويشار إليه على أنه e (nTs)

ه (nTs) = x (nTs) - x ^ (nTs) ……. (1)

هنا يتم إنتاج القيمة المتوقعة x ^ (nTs) باستخدام مرشح التنبؤ (مرشح معالجة الإشارات) . يتم إضافة إشارة الخرج المُكمِّمة (nTs) والتنبؤ السابق وإعطائهما كمدخل لمرشح التنبؤ ، ويُشار إلى هذه الإشارة بواسطة xq (nTs). هذا يجعل التنبؤ أقرب إلى إشارة العينة الفعلية. إن إشارة الخطأ الكمية (nTs) صغيرة جدًا ويمكن تشفيرها باستخدام عدد صغير من البتات. وبالتالي يتم تقليل عدد البتات لكل عينة في DPCM.

سيتم كتابة ناتج الكمي على النحو التالي ،

مكافئ (nTs) = e (nTs) + q (nTs) …… (2)

هنا q (nTs) هو خطأ تكميم. من الرسم البياني أعلاه ، يتم الحصول على مدخلات مرشح التنبؤ xq (nTs) بمجموع x ^ (nTs) ومكافئ خرج الكمي (nTs).

أي ، xq (nTs) = x ^ (nTs) + eq (nTs). ………. (3)

عن طريق استبدال قيمة eq (nTs) من المعادلة (2) في المعادلة (3) نحصل عليها ،
xq (nTs) = x ^ (nTs) + e (nTs) + q (nTs) ……. (4)

يمكن كتابة المعادلة (1) كـ ،

ه (nTs) + x ^ (nTs) = x (nTs) ……. (5)

من المعادلتين 4 و 5 أعلاه نحصل عليها ،

xq (nTs) = x (nTs) + x (nTs)

لذلك ، فإن النسخة الكمية للإشارة xq (nTs) هي مجموع قيمة العينة الأصلية والخطأ الكمي q (nTs). يمكن أن يكون الخطأ الكمي موجبًا أو سالبًا. لذا فإن ناتج مرشح التنبؤ لا يعتمد على خصائصه.

تعديل رمز النبض التفاضلي المتلقي

لإعادة بناء الإشارة الرقمية المستقبلة ، يتكون جهاز استقبال DPCM (الموضح في الشكل أدناه) من وحدة فك ترميز ومرشح التنبؤ. في غياب الضوضاء ، سيكون دخل المستقبل المشفر هو نفسه إخراج المرسل المشفر.

جهاز استقبال تعديل رمز النبض التفاضلي

كما ناقشنا أعلاه ، يقوم المتنبئ بقيمة بناءً على المخرجات السابقة. تتم معالجة المدخلات المعطاة لوحدة فك التشفير ويتم تلخيص هذا الناتج مع خرج المتنبئ ، للحصول على إخراج أفضل. هذا يعني هنا أولاً وقبل كل شيء أن مفكك الشفرة سوف يعيد بناء الشكل الكمي للإشارة الأصلية. لذلك ، تختلف الإشارة عند المستقبل عن الإشارة الفعلية بسبب خطأ التكميم q (nTs) ، والذي يتم تقديمه بشكل دائم في الإشارة المعاد بناؤها.

تطبيقات DPCM

تستخدم تقنية DPCM بشكل أساسي ضغط إشارات الصوت والصورة والكلام. يؤدي DPCM الذي تم إجراؤه على إشارات مع الارتباط بين العينات المتتالية إلى نسب ضغط جيدة. في الصور ، يوجد ارتباط بين وحدات البكسل المجاورة ، في إشارات الفيديو ، يكون الارتباط بين نفس وحدات البكسل في إطارات متتالية وإطارات داخلية (وهو نفس الارتباط داخل الصورة).

هذه الطريقة مناسبة للتطبيقات في الوقت الفعلي. لفهم كفاءة طريقة الضغط الطبي هذه والتطبيق في الوقت الفعلي للتصوير الطبي مثل التطبيب عن بعد والتشخيص عبر الإنترنت. لذلك ، يمكن أن يكون فعالاً للضغط والتنفيذ بدون فقدان أو شبه ضياع ضغط الصور الطبية.

هذا كل شيء عن عمل تعديل رمز النبض التفاضلي. نحن نعتبر 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. إليك سؤال لك ، ما هو دور المتنبئ في تقنية DPCM؟