Darbe Kod Modülasyonu Çalışması ve Uygulaması

Diferansiyel darbe kod modülasyonu bir analog tekniğidir dijital sinyal dönüşümüne . Bu teknik, analog sinyali örnekler ve ardından örneklenen değer ile tahmin edilen değeri arasındaki farkı nicelleştirir, ardından sinyali bir dijital değer oluşturmak için kodlar. Diferansiyel darbe kod modülasyonunu tartışmaya başlamadan önce, PCM (Darbe Kodu Modülasyonu) . Bir sinyalin örnekleri birbirleriyle oldukça ilişkilidir. Mevcut örnekten sonraki örneğe kadar sinyalin değeri büyük miktarda farklılık göstermez. Sinyalin bitişik örnekleri küçük bir farkla aynı bilgiyi taşır. Bu örnekler standart PCM sistemi tarafından kodlandığında, ortaya çıkan kodlanmış sinyal bazı fazlalık bilgi bitlerini içerir. Aşağıdaki şekil bunu göstermektedir.

PCM'de Yedekli Bilgi Bitleri

Yukarıdaki şekil, noktalı bir çizgi ile gösterilen sürekli bir zaman sinyali x (t) gösterir. Bu sinyal, Ts, 2Ts, 3Ts… nTs aralıklarında düz üst örnekleme ile örneklenir. Örnekleme frekansı Nyquist oranından daha yüksek olacak şekilde seçilir. Bu örnekler 3-bit (7 seviye) PCM kullanılarak kodlanır. Örnekler, yukarıdaki şekilde küçük dairelerle gösterildiği gibi en yakın dijital seviyeye nicelendirilir. Her örneğin kodlanmış ikili değeri örneklerin üstüne yazılır. 4T, 5T ve 6T'lerde (110) ile aynı değerde kodlanmış örneklerde yukarıdaki şekle bakın. Bu bilgiler yalnızca bir örnek değer ile taşınabilir. Ancak üç örnek aynı bilgiyi taşıyor demek gereksiz.

Şimdi 9T ve 10T'lerdeki örnekleri ele alalım, bu örnekler arasındaki fark sadece son bit ve ilk iki bit nedeniyle değişmez çünkü gereksizdir. Yani prosesi bu gereksiz bilgi haline getirmek ve daha iyi bir çıktı elde etmek için. Önceki çıktısından varsayılarak tahmin edilen örneklenmiş bir değer almak ve bunları nicelenmiş değerlerle özetlemek akıllıca bir karardır. Böyle bir işleme Diferansiyel PCM (DPCM) tekniği denir.

Diferansiyel Darbe Kod Modülasyonu Prensibi

Fazlalık azalırsa, genel bit hızı azalacak ve bir örneği iletmek için gereken bit sayısı da azalacaktır. Bu tür dijital darbe modülasyon tekniği, diferansiyel darbe kod modülasyonu olarak adlandırılır. DPCM, tahmin ilkesine göre çalışır. Mevcut numunenin değeri önceki numunelerden tahmin edilmektedir. Tahmin kesin olmayabilir, ancak gerçek örnek değerine çok yakındır.

Diferansiyel Darbe Kod Modülasyonu Verici

Aşağıdaki şekil DPCM vericisini göstermektedir. Verici şunlardan oluşur: bir karşılaştırıcı , niceleyici, tahmin filtresi ve bir kodlayıcı.

Diferansiyel Darbe Kod Modülatörü

Örneklenen sinyal x (nTs) ile gösterilir ve tahmin edilen sinyal x ^ (nTs) ile gösterilir. Karşılaştırıcı, gerçek numune değeri x (nTs) ile tahmin edilen değer x ^ (nTs) arasındaki farkı bulur. Buna sinyal hatası denir ve e (nTs) olarak belirtilir

e (nTs) = x (nTs) - x ^ (nTs) ……. (1)

Burada x ^ (nTs) tahmin edilen değeri kullanılarak üretilir bir tahmin filtresi (sinyal işleme filtresi) . Niceleyici çıkış sinyali eq (nTs) ve önceki tahmin eklenir ve tahmin filtresine girdi olarak verilir, bu sinyal xq (nTs) ile gösterilir. Bu, tahmini gerçekte örneklenen sinyale yaklaştırır. Nicelleştirilmiş hata sinyali eq (nTs) çok küçüktür ve az sayıda bit kullanılarak kodlanabilir. Böylelikle örnek başına bit sayısı DPCM'de azaltılır.

Quantizer çıktısı şu şekilde yazılır:

eq (nTs) = e (nTs) + q (nTs) …… (2)

Burada q (nTs) niceleme hatasıdır. Yukarıdaki blok diyagramından, tahmin filtresi girdisi xq (nTs), x ^ (nTs) ve niceleyici çıktı eq (nTs) toplamı ile elde edilir.

yani, xq (nTs) = x ^ (nTs) + eq (nTs). ………. (3)

(3) denklemindeki (2) denkleminden eq (nTs) değerini değiştirerek,
xq (nTs) = x ^ (nTs) + e (nTs) + q (nTs) ……. (4)

Denklem (1) şu şekilde yazılabilir:

e (nTs) + x ^ (nTs) = x (nTs) ……. (5)

yukarıdaki 4 ve 5 denklemlerinden,

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

Bu nedenle, xq (nTs) sinyalinin nicelleştirilmiş versiyonu, orijinal örnek değeri ile nicelenmiş hata q'nun (nTs) toplamıdır. Nicelleştirilmiş hata pozitif veya negatif olabilir. Dolayısıyla tahmin filtresinin çıktısı, özelliklerine bağlı değildir.

Diferansiyel Darbe Kod Modülasyonu Alıcı

Alınan dijital sinyali yeniden yapılandırmak için, DPCM alıcısı (aşağıdaki şekilde gösterilmiştir) aşağıdakilerden oluşur: bir kod çözücü ve tahmin filtresi. Gürültünün yokluğunda, kodlanmış alıcı girişi kodlanmış verici çıktısı ile aynı olacaktır.

Diferansiyel Darbe Kodu Modülasyon Alıcısı

Yukarıda tartıştığımız gibi, tahminci önceki çıktılara dayalı olarak bir değer üstlenir. Kod çözücüye verilen girdi işlenir ve bu çıktı, daha iyi çıktı elde etmek için tahmin edicinin çıktısı ile toplanır. Bu, burada ilk olarak kod çözücünün orijinal sinyalin nicemlenmiş formunu yeniden oluşturacağı anlamına gelir. Bu nedenle, alıcıdaki sinyal, yeniden yapılandırılmış sinyalde kalıcı olarak eklenen niceleme hatası q (nTs) ile gerçek sinyalden farklıdır.

DPCM Uygulamaları

DPCM tekniği esas olarak Konuşma, görüntü ve ses sinyali sıkıştırmasını kullandı. Ardışık örnekler arasındaki korelasyon ile sinyaller üzerinde yürütülen DPCM, iyi sıkıştırma oranlarına yol açar. Görüntülerde, komşu pikseller arasında bir korelasyon vardır, video sinyallerinde, korelasyon ardışık çerçevelerdeki aynı pikseller ve çerçevelerin içindedir (görüntünün içindeki korelasyon ile aynıdır).

Bu yöntem, gerçek zamanlı uygulamalar için uygundur. Bu tıbbi sıkıştırma yönteminin etkinliğini ve teletıp ve çevrimiçi tanı gibi tıbbi görüntülemenin gerçek zamanlı uygulamasını anlamak. Bu nedenle, kayıpsız sıkıştırma ve kayıpsız veya neredeyse kayıpsız medikal görüntü sıkıştırma için uygulama için verimli olabilir.

Bu tamamen Diferansiyel Darbe Kod Modülasyonunun çalışmasıyla ilgilidir. Bu makalede verilen bilgilerin, bu kavramı daha iyi anlamanıza yardımcı olacağını düşünüyoruz. Ayrıca, bu makaleyle ilgili herhangi bir soru veya uygulama konusunda herhangi bir yardım elektrik ve elektronik projeleri aşağıdaki yorum bölümünde yorum yaparak bize ulaşabilirsiniz. İşte size bir soru: Öngörücünün DPCM tekniğindeki rolü nedir?