การปรับรหัสพัลส์การทำงานและการใช้งาน

การมอดูเลตรหัสพัลส์ดิฟเฟอเรนเชียลเป็นเทคนิคของแอนะล็อก เป็นการแปลงสัญญาณดิจิตอล . เทคนิคนี้จะสุ่มตัวอย่างสัญญาณแอนะล็อกจากนั้นวัดความแตกต่างระหว่างค่าที่สุ่มตัวอย่างและค่าที่คาดการณ์ไว้จากนั้นเข้ารหัสสัญญาณเพื่อสร้างค่าดิจิทัล ก่อนที่จะพูดถึงการมอดูเลตรหัสพัลส์ที่แตกต่างกันเราต้องทราบข้อด้อยของ PCM (การมอดูเลตรหัสพัลส์) . ตัวอย่างของสัญญาณมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันอย่างมาก ค่าของสัญญาณจากตัวอย่างปัจจุบันไปยังตัวอย่างถัดไปไม่แตกต่างกันตามจำนวนมาก ตัวอย่างสัญญาณที่อยู่ติดกันมีข้อมูลเดียวกันโดยมีความแตกต่างเล็กน้อย เมื่อตัวอย่างเหล่านี้ถูกเข้ารหัสโดยระบบ PCM มาตรฐานสัญญาณที่เข้ารหัสที่ได้จะมีบิตข้อมูลที่ซ้ำซ้อน รูปด้านล่างแสดงสิ่งนี้

ข้อมูลซ้ำซ้อน Bits ใน PCM

รูปด้านบนแสดงสัญญาณเวลาต่อเนื่อง x (t) แสดงด้วยเส้นประ สัญญาณนี้ถูกสุ่มตัวอย่างโดยการสุ่มตัวอย่างแบบแบนในช่วงเวลา Ts, 2Ts, 3Ts … nTs ความถี่ในการสุ่มตัวอย่างถูกเลือกให้สูงกว่าอัตรา Nyquist ตัวอย่างเหล่านี้เข้ารหัสโดยใช้ PCM 3 บิต (7 ระดับ) ตัวอย่างจะถูกวัดปริมาณให้อยู่ในระดับดิจิทัลที่ใกล้ที่สุดดังที่แสดงเป็นวงกลมเล็ก ๆ ในรูปด้านบน ค่าไบนารีที่เข้ารหัสของแต่ละตัวอย่างจะถูกเขียนไว้ที่ด้านบนของตัวอย่าง เพียงสังเกตรูปด้านบนของตัวอย่างที่ถ่ายที่ 4Ts, 5Ts และ 6Ts จะถูกเข้ารหัสด้วยค่าเดียวกันคือ (110) ข้อมูลนี้สามารถดำเนินการได้ด้วยค่าตัวอย่างเดียวเท่านั้น แต่สามตัวอย่างมีข้อมูลเดียวกันหมายความว่าซ้ำซ้อน

ตอนนี้ให้พิจารณาตัวอย่างที่ 9Ts และ 10Ts ความแตกต่างระหว่างตัวอย่างเหล่านี้เนื่องจากบิตสุดท้ายและสองบิตแรกซ้ำซ้อนเนื่องจากไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นเพื่อให้กระบวนการนี้ข้อมูลซ้ำซ้อนและมีผลลัพธ์ที่ดีขึ้น เป็นการตัดสินใจที่ชาญฉลาดในการใช้ค่าตัวอย่างที่คาดการณ์โดยสันนิษฐานจากผลลัพธ์ก่อนหน้านี้และสรุปด้วยค่าเชิงปริมาณ กระบวนการดังกล่าวเรียกว่าเทคนิค Differential PCM (DPCM)

หลักการมอดูเลตรหัสพัลส์ที่แตกต่างกัน

หากความซ้ำซ้อนลดลงบิตเรตโดยรวมจะลดลงและจำนวนบิตที่ต้องใช้ในการส่งตัวอย่างจะลดลงด้วย เทคนิคการมอดูเลตพัลส์ดิจิทัลประเภทนี้เรียกว่าการมอดูเลตรหัสพัลส์ที่แตกต่างกัน DPCM ทำงานบนหลักการของการทำนาย ค่าของตัวอย่างปัจจุบันถูกคาดการณ์จากตัวอย่างก่อนหน้านี้ การคาดการณ์อาจไม่แน่นอน แต่ใกล้เคียงกับค่าตัวอย่างจริงมาก

การมอดูเลตรหัสพัลส์ที่แตกต่างกัน เครื่องส่ง

รูปด้านล่างแสดงเครื่องส่ง DPCM เครื่องส่งประกอบด้วย เครื่องเปรียบเทียบ , quantizer, ตัวกรองการคาดการณ์และตัวเข้ารหัส

Differential Pulse Code Modulator

สัญญาณตัวอย่างแสดงด้วย x (nTs) และสัญญาณที่คาดการณ์จะแสดงด้วย x ^ (nTs) ตัวเปรียบเทียบจะพบความแตกต่างระหว่างค่าตัวอย่างจริง x (nTs) และค่าที่ทำนาย x ^ (nTs) สิ่งนี้เรียกว่าสัญญาณผิดพลาดและแสดงเป็น e (nTs)

e (nTs) = x (nTs) - x ^ (nTs) ……. (1)

ที่นี่ค่าทำนาย x ^ (nTs) ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ ตัวกรองการคาดการณ์ (ตัวกรองการประมวลผลสัญญาณ) . สัญญาณเอาท์พุต eq (nTs) และการทำนายก่อนหน้าจะถูกเพิ่มและกำหนดให้เป็นอินพุตไปยังตัวกรองการทำนายสัญญาณนี้แสดงด้วย xq (nTs) สิ่งนี้ทำให้การทำนายใกล้เคียงกับสัญญาณตัวอย่างจริง สัญญาณข้อผิดพลาดเชิงปริมาณ eq (nTs) มีขนาดเล็กมากและสามารถเข้ารหัสได้โดยใช้บิตจำนวนน้อย ดังนั้นจำนวนบิตต่อตัวอย่างจึงลดลงใน DPCM

เอาต์พุต Quantizer จะเขียนเป็น

eq (nTs) = e (nTs) + q (nTs) …… (2)

ที่นี่ q (nTs) คือข้อผิดพลาดเชิงปริมาณ จากแผนภาพบล็อกด้านบนอินพุตตัวกรองการทำนาย xq (nTs) ได้มาจากผลรวมของ x ^ (nTs) และเอาต์พุต eq (nTs) ของ quantizer

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

โดยการแทนค่าของ eq (nTs) จากสมการ (2) ในสมการ (3) ที่เราได้รับ
xq (nTs) = x ^ (nTs) + e (nTs) + q (nTs) ……. (4)

สมการ (1) สามารถเขียนเป็น

e (nTs) + x ^ (nTs) = x (nTs) ……. (5)

จากสมการข้างต้น 4 และ 5 ที่เราได้รับ

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

ดังนั้นเวอร์ชันเชิงปริมาณของสัญญาณ xq (nTs) คือผลรวมของค่าตัวอย่างดั้งเดิมและข้อผิดพลาดเชิงปริมาณ q (nTs) ข้อผิดพลาดเชิงปริมาณอาจเป็นบวกหรือลบ ดังนั้นผลลัพธ์ของตัวกรองการทำนายจึงไม่ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวกรอง

การมอดูเลตรหัสพัลส์ที่แตกต่างกัน ผู้รับ

ในการสร้างสัญญาณดิจิทัลที่ได้รับขึ้นใหม่ตัวรับ DPCM (แสดงในรูปด้านล่าง) ประกอบด้วย ตัวถอดรหัส และตัวกรองการทำนาย ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณรบกวนอินพุตของตัวรับสัญญาณที่เข้ารหัสจะเหมือนกับเอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณที่เข้ารหัส

ตัวรับการมอดูเลตโค้ดดิฟเฟอเรนเชียลพัลส์

ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้นตัวทำนายรับค่าตามผลลัพธ์ก่อนหน้านี้ อินพุตที่กำหนดให้กับตัวถอดรหัสจะถูกประมวลผลและเอาต์พุตนั้นจะรวมกับเอาต์พุตของตัวทำนายเพื่อให้ได้เอาต์พุตที่ดีขึ้น นั่นหมายความว่าก่อนอื่นตัวถอดรหัสจะสร้างรูปแบบเชิงปริมาณของสัญญาณดั้งเดิมขึ้นมาใหม่ ดังนั้นสัญญาณที่เครื่องรับจึงแตกต่างจากสัญญาณจริงโดย quantization error q (nTs) ซึ่งถูกนำมาใช้อย่างถาวรในสัญญาณที่สร้างขึ้นใหม่

การใช้งาน DPCM

เทคนิค DPCM ใช้การบีบอัดสัญญาณเสียงภาพและเสียงเป็นหลัก DPCM ดำเนินการกับสัญญาณที่มีความสัมพันธ์ระหว่างตัวอย่างต่อเนื่องนำไปสู่อัตราส่วนการบีบอัดที่ดี ในภาพมีความสัมพันธ์ระหว่างพิกเซลใกล้เคียงในสัญญาณวิดีโอความสัมพันธ์ระหว่างพิกเซลเดียวกันในเฟรมที่ต่อเนื่องกันและภายในเฟรม (ซึ่งเหมือนกับความสัมพันธ์ภายในภาพ)

วิธีนี้เหมาะสำหรับการใช้งานแบบเรียลไทม์ เพื่อทำความเข้าใจประสิทธิภาพของวิธีการบีบอัดทางการแพทย์และการประยุกต์ใช้ภาพทางการแพทย์แบบเรียลไทม์เช่นการแพทย์ทางไกลและการวินิจฉัยทางออนไลน์ ดังนั้นจึงสามารถมีประสิทธิภาพสำหรับการบีบอัดแบบไม่สูญเสียและการนำไปใช้สำหรับการบีบอัดภาพทางการแพทย์แบบไม่สูญเสียหรือใกล้สูญเสีย

ทั้งหมดนี้เกี่ยวกับการมอดูเลต Differential Pulse Code ที่ใช้งานได้ เราพิจารณาว่าข้อมูลที่ให้ไว้ในบทความนี้มีประโยชน์สำหรับคุณในการทำความเข้าใจแนวคิดนี้ให้ดีขึ้น นอกจากนี้ข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับบทความนี้หรือความช่วยเหลือในการนำไปใช้ โครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ คุณสามารถติดต่อเราได้โดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณบทบาทของตัวทำนายในเทคนิค DPCM คืออะไร?