PCM

La modulación de código de pulsos ( PCM , modulación de código de pulsos en inglés  , PCM ) se utiliza para digitalizar señales analógicas . Casi todos los tipos de datos analógicos ( video , audio ( voz , música ), telemetría ) permiten el uso de PCM.

Modulación

Con la modulación de código de pulso, la señal analógica transmitida se convierte en forma digital a través de tres operaciones: muestreo de tiempo, cuantización de amplitud y codificación [1] .

Se utiliza un convertidor de analógico a digital (ADC) para convertir una señal analógica a digital . El ADC mide la amplitud de la señal analógica a intervalos regulares: recibe valores instantáneos o muestras de señal y luego convierte las muestras en palabras binarias [2] .

El valor medido instantáneo (lectura) de la señal analógica se cuantifica por niveles (redondeado desde el número entero más cercano). El número de niveles de cuantificación suele ser igual o múltiplo de una potencia entera de 2, por ejemplo, 2 3 = 8 , 2 4 = 16 , 2 5 = 32 , etc. El número de nivel se codifica en palabras binarias de longitud 3 , 4, 5, etc. ] [2.bit

Las palabras de salida del ADC en el código paralelo se codifican luego pasándolas a un registro de desplazamiento cronometrado por un generador de desplazamiento auxiliar . Los paquetes se forman a la salida del registro de desplazamiento.[ aclarar ] pulsos codificados en un código serial. Luego se transmiten ráfagas de pulsos al canal de comunicación [2] .

La tasa de muestreo de la señal (o tasa de digitalización, frecuencia de muestreo ) para eliminar la pérdida de información de acuerdo con el teorema de Kotelnikov debe ser al menos el doble de la frecuencia máxima en el espectro de la señal analógica.

Hay circuitos integrados especializados diseñados para PCM, que combinan ADC, registro de desplazamiento, generadores de reloj y otros dispositivos.

Demodulación

Se instala un demodulador en el extremo receptor del canal de comunicación . En el demodulador, se aplican ráfagas de pulsos a la entrada en serie[ aclarar ] registro de desplazamiento. Después de introducir todos los bits del tren de pulsos en el registro de desplazamiento, la palabra del registro de desplazamiento en el código paralelo se escribe en el registro de entrada del convertidor de digital a analógico (DAC) . El DAC convierte las muestras codificadas de la señal analógica transmitida de nuevo a forma analógica. La salida del DAC es una señal analógica escalonada. El suavizado de los pasos se realiza mediante un filtro de paso bajo (LPF) , a cuya salida se forma una señal analógica transmitida. La frecuencia de corte de LPF se elige para que sea menor o igual al doble de la frecuencia de muestreo.

Códigos digitales en PCM

Para codificar lecturas en PCM se utilizan una gran variedad de códigos binarios , por ejemplo:

• la representación habitual de números en el sistema numérico binario , además, la transmisión en serie de bits de un número binario se puede realizar tanto por los bits menos significativos hacia adelante como por los bits más significativos hacia adelante;
• varios códigos con detección y eliminación de errores en el canal de transmisión, por ejemplo, código Hamming , código Reed-Solomon , etc. El más simple de ellos es el código redundante con transmisión de bit de paridad ;
• códigos que eliminan el componente de CC en la señal de dos niveles pulsada codificada, como el código Manchester de autosincronización .

Variedades de PCM

• Modulación de código de pulso diferencial (o delta ) ( DPCM , DPCM ) - PCM, en la que la señal se codifica como la diferencia entre los valores medidos actuales y anteriores. Para datos de audio, este tipo de modulación reduce la cantidad requerida de bits por muestra en aproximadamente un 25%.
  • DPCM adaptable ( ADCM , ADPCM )  es una variación de DPCM con un paso de cuantificación variable. Cambiar el tono le permite reducir los requisitos de ancho de banda para una determinada relación señal-ruido .
• LPCM ( modulación de código de pulso lineal, modulación de código de pulso lineal)

Aplicación práctica

• En telefonía digital e IP , PCM se utiliza para convertir una señal de audio de voz en un flujo digital transmitido a una velocidad de 64 kbps ( canal principal digital ).
• PCM se utiliza para convertir una señal de audio analógica en una digital para almacenar la señal en dispositivos y medios digitales (audio digital ). Lista de algunos formatos de archivo comunes utilizados para almacenar audio (música, voz, etc.): WAV , MP3 , WMA , OGG , FLAC , APE .
• PCM se utilizó anteriormente en los protocolos de módem ITU V.90 (solo cliente entrante) y V.92 (entrante y saliente) para proporcionar una velocidad de conexión máxima de 56 Kbps.

Véase también

• codificación delta
• modulación adaptativa

Literatura

• Panfilov I.P., Dyrda V.E. Teoría de la comunicación eléctrica. - M. : Radio y comunicación, 1991. - 344 p. — ISBN 5-256-00869-2 .

Notas

1. ↑ Panfilov, 1991 , pág. 282.
2. ↑ 1 2 3 Panfilov, 1991 , p. 283.