パルス符号変調は方法です変換に使用されますアナログ信号をデジタル信号に変換変更されたアナログ信号をデジタル通信ネットワークを介して送信できるようにします。 PCMはバイナリ形式であるため、高と低の2つの可能な状態（0と1）のみがあります。復調によってアナログ信号を取り戻すこともできます。パルス符号変調プロセスは、サンプリング、量子化、コーディングの3つのステップで実行されます。差分パルス符号変調（DPCM）と適応差分パルス符号変調（ADPCM）など、2つの特定のタイプのパルス符号変調があります。

“次のうち、ワイヤレスネットワーク通信の例ではないものはどれですか ”

PCMのブロック図

これは、PCMに含まれているステップのブロック図です。

サンプリングでは、連続振幅信号を離散時間連続信号（PAMパルス）に変換するパルス振幅変調サンプラーであるPAMサンプラーを使用しています。理解を深めるために、PCMの基本的なブロック図を以下に示します。

パルス符号変調とは何ですか？

アナログ波形からパルス符号変調波形を取得するには送信機通信回路の端（ソース）、一定の時間間隔でのアナログ信号サンプルの振幅。サンプリングレートまたは1秒あたりのサンプル数は、最大頻度の数倍です。バイナリ形式に変換されるメッセージ信号は、通常、常に2の累乗であるレベル数になります。このプロセスは量子化と呼ばれます。

PCMシステムの基本要素

受信側では、パルスコード復調器がバイナリ信号をデコードして、変調器と同じ量子レベルのパルスに戻します。さらに処理を進めることで、元のアナログ波形を復元できます。

パルス符号変調理論

この上のブロック図は、PCMのプロセス全体を説明しています。連続時間の源メッセージ信号はローパスフィルターを通過し、サンプリング、量子化、エンコードが行われます。ステップバイステップで詳細に見ていきます。

サンプリング

サンプリングは、離散的な瞬間に連続時間信号の振幅を測定し、連続信号を離散信号に変換するプロセスです。たとえば、音波を一連のサンプルに変換します。サンプルは、ある時点での値または値のセットであるか、間隔を空けることができます。サンプラーは連続信号のサンプルを抽出します。これはサブシステムです。理想的なサンプラーは、指定されたさまざまなポイントでの連続信号の瞬時値に相当するサンプルを生成します。サンプリングプロセスは、フラットトップのパルス振幅変調（PAM）信号を生成します。

アナログおよびサンプル信号

サンプリング頻度、Fsは、サンプリングレートとも呼ばれる1秒あたりの平均サンプル数です。ナイキスト定理によると、サンプリングレートは上限カットオフ周波数の少なくとも2倍である必要があります。エイリアシング効果を回避するためのサンプリング周波数、Fs> = 2 * fmax。サンプリング周波数がナイキストレートよりも非常に高い場合、オーバーサンプリングになります。理論的には、ナイキストレートを超えてサンプリングされた場合、帯域幅が制限された信号を再構築できます。サンプリング周波数がナイキストレートよりも低い場合、アンダーサンプリングになります。

サンプリングプロセスには、基本的に2種類の手法が使用されます。それらは1.ナチュラルサンプリングと2.フラットトップサンプリングです。

量子化

量子化において、振幅が特別に定義された量子化値のセットの1つをとる振幅を持つデジタルサンプルに変換されたアナログサンプル。量子化は、アナログサンプルの可能な値の範囲をいくつかの異なるレベルに分割し、各レベルの中心値を量子化間隔内の任意のサンプルに割り当てることによって行われます。量子化は、アナログサンプル値を最も近い量子化値で近似します。したがって、ほとんどすべての量子化されたサンプルは、元のサンプルとわずかに異なります。その量を量子化誤差と呼びます。この量子化エラーの結果、ランダム信号を再生するときにシューというノイズが聞こえます。アナログサンプルを0と1の2進数に変換します。

ほとんどの場合、均一な量子化器を使用します。均一量子化は、サンプル値が有限範囲（Fmin、Fmax）にある場合に適用できます。全データ範囲は2nレベルに分割され、L間隔とします。それらは等しい長さQを持ちます。Qは量子化間隔または量子化ステップサイズとして知られています。均一量子化では、量子化エラーは発生しません。

均一に量子化された信号

みなさんご存じのとおり、
L = 2nの場合、ステップサイズQ =（Fmax – Fmin）/ L

“12vDC可変速度コントローラー ”

間隔iは中央の値にマップされます。量子化された値のインデックス値のみを保存または送信します。

量子化された値のインデックス値Qi（F）= [F – Fmin / Q]

量子化された値Q（F）= Qi（F）Q + Q / 2 + Fmin

しかし、均一量子化で発生するいくつかの問題があります。

均一に分散された信号にのみ最適です。
実際のオーディオ信号は、ゼロ付近により集中しています。
人間の耳は、小さな値での量子化エラーに対してより敏感です。

この問題の解決策は、不均一な量子化を使用することです。このプロセスでは、量子化間隔はゼロ近くで小さくなります。

コーディング

エンコーダーは、量子化されたサンプルをエンコードします。量子化された各サンプルは、 8ビットコードワードエンコードプロセスでA-lawを使用する。

ビット1は最上位ビット（MSB）であり、サンプルの極性を表します。「1」は正極性を表し、「0」は負極性を表します。
ビット2、3、および4は、サンプル値の場所を定義します。これらの3ビットは一緒になって、低レベルの負または正のサンプルの線形曲線を形成します。
ビット5、6、7、および8は、セグメントの量子化値の1つを表す最下位ビット（LSB）です。各セグメントは16の量子レベルに分割されます。

PCMは、差分パルス符号変調（DPCM）と適応差分パルス符号変調（ADPCM）の2種類です。

DPCMでは、サンプルと前の値の差のみがエンコードされます。差はサンプルの合計値よりもはるかに小さいため、通常のPCMと同じ精度を得るにはいくつかのビットが必要です。そのため、必要なビットレートも低下します。たとえば、5ビットコードでは、1ビットは極性用で、残りの4ビットは16量子レベル用です。

ADPCMは、量子化レベルをアナログ信号特性に適合させることによって実現されます。上記のサンプル値を使用して値を推定できます。エラー推定は、DPCMの場合と同じように行われます。予測値とサンプルの32KbpsADPCMメソッドの違いでは、値は4ビットでコード化されるため、15の量子レベルが得られます。この方法では、データレートは従来のPCMの半分です。

パルス符号復調

パルス符号復調は同じことをします変調プロセス逆に。復調はデコードプロセスから始まります。送信中、PCM信号はノイズ干渉の影響を受けます。したがって、PCM信号がPCM復調器に送信される前に、コンパレータを使用しているため、信号を元のレベルに復元する必要があります。 PCM信号は直列の脈波信号ですが、復調には波を平行にする必要があります。

シリアルからパラレルへのコンバーターを使用することにより、直列の脈波信号はパラレルデジタル信号に変換されます。その後、信号はnビットデコーダーを通過し、デジタル-アナログコンバーターになります。デコーダーは、デジタル信号の元の量子化値を復元します。この量子化値には、元のオーディオ信号を含む多くの高周波高調波も含まれています。不要な信号を避けるために、最後の部分でローパスフィルターを使用します。

パルス符号変調の利点

アナログ信号は高速デジタルで送信できます通信システム。
エラーが発生する可能性は、適切なコーディング方法を使用することで減少します。
PCMは、Telkomシステム、デジタルオーディオ録音、デジタル化されたビデオの特殊効果、デジタルビデオ、ボイスメールで使用されます。
PCMは、ラジコンユニットでも送信機として使用され、リモートコントロールされた車、ボート、飛行機の受信機としても使用されます。
PCM信号は、通常の信号よりも干渉に対して耐性があります。

これはすべてについてですパルス符号変調と復調。この記事に記載されている情報は、この概念をよりよく理解するのに役立つと信じています。さらに、この記事に関する質問や実装のヘルプ電気および電子プロジェクト、下のコメントセクションにコメントすることで私たちにアプローチすることができます。ここにあなたへの質問があります、パルス符号変調のアプリケーションは何ですか？

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