การแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอลมีประโยชน์สำหรับการใช้งานหลายอย่างเนื่องจากสัญญาณดิจิตอลมีความไวต่อสัญญาณรบกวนน้อยกว่า ระบบการสื่อสารแบบดิจิตอลให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นความน่าเชื่อถือความปลอดภัยประสิทธิภาพและการรวมระบบ PCM และ DPCM เป็นเทคนิคการเข้ารหัสซอร์สที่ต่างกันมาทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างมันกับแผนภูมิเปรียบเทียบ
แผนภูมิเปรียบเทียบ
| พื้นฐานสำหรับการเปรียบเทียบ | PCM | DPCM |
|---|---|---|
| จำนวนบิตที่เกี่ยวข้อง | 4, 8 หรือ 16 บิตต่อตัวอย่าง | มากกว่าหนึ่ง แต่น้อยกว่า PCM |
| ข้อผิดพลาดเชิงปริมาณและการบิดเบือน | ขึ้นอยู่กับจำนวนของระดับ | ความเพี้ยนเกินพิกัดลาดและเสียงรบกวน quantization สามารถนำเสนอ |
| แบนด์วิดธ์ของช่องทางส่งสัญญาณ | ต้องการแบนด์วิธสูง | ต้องการแบนด์วิดท์น้อยลงเมื่อเทียบกับ PCM |
| ผลตอบรับ | ไม่ได้ให้ข้อเสนอแนะใด ๆ | ข้อเสนอแนะที่มีให้ |
| ความซับซ้อนของสัญกรณ์ | ซับซ้อน | ง่าย |
| อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน | ดี | เฉลี่ย |
| พื้นที่ใช้งาน | เสียงวิดีโอและโทรศัพท์ | เสียงพูดและวิดีโอ |
| บิต / ตัวอย่าง | 7/8 | 4/6 |
| อัตราบิต | 56-64 | 32-48 |
ความหมายของ PCM
PCM (Pulse Code Modulation) เป็นกลยุทธ์การเข้ารหัสแหล่งที่มาซึ่งลำดับของพัลส์รหัสถูกใช้เพื่อแสดงสัญญาณข้อความด้วยความช่วยเหลือในการวางแผนสัญญาณในเวลาและความกว้างในรูปแบบที่ไม่ต่อเนื่อง มันเกี่ยวข้องกับการดำเนินงานพื้นฐานสองประการคือการลดเวลาและการลดขนาดของแอมพลิจูด การแยกตัวอย่างของ เวลา ทำได้โดยการสุ่มตัวอย่างและการลด ทอนของแอมพลิจูด สามารถทำได้ในเชิงปริมาณ นอกจากนี้ยังรวมถึงขั้นตอนเพิ่มเติมที่เข้ารหัสที่แอมปลิจูดเชิงควอนตัมสร้างรูปแบบพัลส์อย่างง่าย
กระบวนการ PCM นั้นแบ่งออกเป็นสามส่วนส่วนแรกคือการส่งสัญญาณที่จุดสิ้นสุดของแหล่งข้อมูลการฟื้นฟูครั้งที่สองที่เส้นทางการส่งและจุดสิ้นสุดการรับ
การดำเนินการที่สิ้นสุดการส่งสัญญาณต้นทาง -
- การสุ่มตัวอย่าง - การสุ่มตัวอย่างเป็นกระบวนการของการวัดสัญญาณในช่วงเวลาที่เท่ากันซึ่งสัญญาณข้อความ (เบสแบนด์) จะถูกสุ่มตัวอย่างด้วยเส้นพัลส์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า พัลส์เหล่านี้แคบลงอย่างมากเพื่อแยกกระบวนการสุ่มตัวอย่างแบบฉับพลันอย่างใกล้ชิด การสร้างสัญญาณเบสแบนด์ที่แม่นยำนั้นได้มาเมื่ออัตราการสุ่มตัวอย่างควรมากกว่าสองเท่าของส่วนประกอบความถี่สูงสุดซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อ Nyquist rate
- ปริมาณ - หลังจากการสุ่มตัวอย่างสัญญาณข้อความผ่านการวัดปริมาณซึ่งให้การเป็นตัวแทนแบบไม่ต่อเนื่องทั้งในเวลาและความกว้าง ในกระบวนการ quantization อินสแตนซ์ที่สุ่มตัวอย่างจะถูกกำหนดค่าอินทิกรัลในช่วงเฉพาะ
- การเข้ารหัส - สัญญาณที่ส่งนั้นแข็งแกร่งต่อการรบกวนและเสียงรบกวนของสัญญาณเชิงปริมาณโดยการแปลมันให้อยู่ในรูปแบบของสัญญาณที่เหมาะสมกว่าและการแปลนี้เรียกว่าการเข้ารหัส
การดำเนินการในช่วงเวลาของการฟื้นฟูตามเส้นทางการส่ง -
การดำเนินการเมื่อสิ้นสุดการรับ -
- การถอดรหัสและการขยาย - หลังจากการงอกใหม่พัลส์ที่สะอาดของสัญญาณจะถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นคำรหัส จากนั้นโค้ดคำจะถูกถอดรหัสเป็นสัญญาณ PAM (Pulse Amplitude Modulation) สัญญาณถอดรหัสเหล่านี้แสดงลำดับของตัวอย่างที่ถูกบีบอัด
- การสร้างใหม่ - ในการดำเนินการนี้สัญญาณเดิมจะถูกกู้คืนที่จุดรับ
คำจำกัดความของ DPCM
DPCM (การปรับเปลี่ยนรหัสคลื่นแบบดิฟเฟอเรนเชียล) นั้นไม่ต่างอะไรกับ PCM PCM ไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากมันสร้างบิตจำนวนมากและใช้แบนด์วิดท์มากขึ้น ดังนั้นเพื่อเอาชนะปัญหาที่กล่าวมาข้างต้น DPCM จึงได้วางแผน เช่นเดียวกับ PCM DPCM ประกอบด้วยกระบวนการสุ่มตัวอย่างการหาปริมาณและการเข้ารหัส แต่ DPCM นั้นแตกต่างจาก PCM เพราะมันจะบอกปริมาณความแตกต่างของตัวอย่างจริงและค่าที่ทำนาย นั่นคือเหตุผลที่เรียกว่าเป็นอนุพันธ์ PCM
DPCM ใช้คุณสมบัติทั่วไปของ PCM ซึ่งใช้ ความสัมพันธ์ ระดับสูงระหว่างตัวอย่างที่อยู่ติดกัน ความสัมพันธ์นี้ถูกสร้างขึ้นเมื่อมีการสุ่มสัญญาณในอัตราที่มากกว่าอัตรา Nyquist สหสัมพันธ์หมายความว่าสัญญาณไม่ปรับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วจากตัวอย่างหนึ่งไปยังอีก
การเข้ารหัสสัญญาณที่มีความสัมพันธ์กันอย่างมากในระบบ PCM มาตรฐานทำให้เกิดข้อมูลซ้ำซ้อน ด้วยการขจัดความซ้ำซ้อนของสัญญาณที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสามารถผลิตได้
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง PCM และ DPCM
- จำนวนบิตที่รวมอยู่ใน PCM คือ 4, 8 หรือ 16 บิตต่อตัวอย่าง ในทางตรงกันข้าม DPCM เกี่ยวข้องกับบิตมากกว่าหนึ่ง แต่น้อยกว่าจำนวนบิตที่ใช้ใน PCM
- ทั้งเทคนิค PCM และ DPCM ประสบข้อผิดพลาดเชิงปริมาณและการบิดเบือน แต่ในระดับที่แตกต่างกัน
- DPCM ต้องการแบนด์วิดท์น้อยกว่าในขณะที่ PCM ทำงานบนแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้น
- PCM ไม่ได้ให้ข้อเสนอแนะใด ๆ ในทางตรงกันข้าม DPCM ให้ข้อเสนอแนะ
- PCM ประกอบด้วยสัญกรณ์ที่ซับซ้อน เมื่อเทียบกับ DPCM มีสัญลักษณ์ง่าย ๆ
- DPCM มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนโดยเฉลี่ย ในทางตรงกันข้าม PCM มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ดีขึ้น
- PCM ใช้ในแอปพลิเคชั่นเสียงวิดีโอและโทรศัพท์ ในทางกลับกัน DPCM จะใช้ในแอปพลิเคชันคำพูดและวิดีโอ
- ถ้าเราพูดถึงประสิทธิภาพ DPCM เป็นก้าวหนึ่งของ PCM
ข้อสรุป
ตัวอย่างขั้นตอน PCM และแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นรหัสดิจิตอลโดยตรงด้วยความช่วยเหลือของตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอล ในทางตรงกันข้าม DPCM ทำงานคล้ายกัน แต่ใช้ค่าความแตกต่างของ multibit
