Převod analogového signálu na digitální signál je výhodný pro mnoho aplikací, protože digitální signály jsou méně citlivé na šum. Digitální komunikační systém poskytuje lepší výkon, spolehlivost, bezpečnost, efektivitu a integraci systému. PCM a DPCM jsou odlišné techniky kódování zdrojů, chápeme rozdíl mezi nimi a srovnávací tabulkou.
Srovnávací graf
| Základ pro srovnání | PCM | DPCM |
|---|---|---|
| Počet zapojených bitů | 4, 8 nebo 16 bitů na vzorek. | Více než jeden, ale menší než PCM. |
| Chyba kvantování a zkreslení | Záleží na počtu úrovní. | Mohlo by dojít ke zkreslení přetížení svahu a ke kvantování šumu. |
| Šířka pásma přenosového kanálu | Vyžadovat vysokou šířku pásma. | V porovnání s PCM potřebujete menší šířku pásma. |
| Zpětná vazba | Neposkytuje žádnou zpětnou vazbu. | Poskytuje se zpětná vazba. |
| Složitost zápisu | Komplex | Jednoduchý |
| Poměr signálu k šumu | Dobrý | Průměrný |
| Oblast použití | Audio, video a telefonie. | Řeč a video. |
| Bity / vzorek | 7/8 | 4/6 |
| Rychlost bitů | 56-64 | 32-48 |
Definice PCM
PCM (Pulse Code Modulation) je strategie kódování zdroje, kde se sekvence kódovaného impulsu používá pro reprezentaci signálu zprávy s pomocí vyobrazení signálu do času a amplitudy v diskrétní formě. Jedná se o dvě základní operace - časovou diskretizaci a diskretizaci amplitudy. Časová diskretizace je prováděna vzorkováním a amplitudovou diskretizací je dosaženo kvantování. Zahrnuje také další krok, který kóduje, kde kvantované amplitudy generují jednoduché pulzní vzory.
Proces PCM je rozdělen do tří částí, z nichž první je přenos na konci zdroje, druhý regenerace na přenosové cestě a přijímací konec.
Operace prováděné na konci přenosu zdroje -
- Vzorkování - vzorkování je proces měření signálu ve stejných intervalech, ve kterém je signál (baseband) vzorkován vzorkem s obdélníkovými pulsy. Tyto impulsy jsou extrémně zúženy, aby se proces odebírání vzorku okamžitě dokončil. Přesná rekonstrukce signálu v základním pásmu je získána, když vzorkovací frekvence by měla být větší než dvojnásobek nejvyšší frekvenční složky, která je známa jako rychlost Nyquist .
- Kvantizace - Po odběru se signál hlásí ke kvantování, které poskytuje diskrétní reprezentaci v čase i amplitudě. V procesu kvantování jsou vzorkované instance vyhodnoceny integrálními hodnotami v určitém rozsahu.
- Kódování - Vysílaný signál je silnější proti rušení a šumu kvantovaného signálu jeho převedením na vhodnější formu signálu a tento překlad je známý jako kódování.
Operace prováděné v době regenerace po trase přenosu -
Operace prováděné na přijímacím konci -
- Dekódování a rozšiřování - Po regeneraci se čisté impulsy signálu spojí do kódového slova. Potom se kódové slovo dekóduje do kvantovaného signálu PAM (Pulse Amplitude Modulation). Tyto dekódované signály představují promítanou sekvenci komprimovaných vzorků.
- Rekonstrukce - V této operaci je původní signál obnoven na přijímacím konci.
Definice DPCM
DPCM (Differential Pulse Code Modulation) není nic jiného než varianta PCM. PCM není efektivní, protože generuje mnoho bitů a spotřebovává větší šířku pásma. K překonání výše uvedeného problému byl proto navržen DPCM. Podobně jako PCM, DPCM se skládá z procesů vzorkování, kvantování a kódování. DPCM se však liší od PCM, protože kvantifikuje rozdíl skutečného vzorku a předpokládané hodnoty. To je důvod, proč se nazývá diferenciální PCM.
DPCM používá společnou vlastnost PCM, ve které je používán vysoký stupeň korelace mezi sousedními vzorky. Tato korelace je generována, když je signál vzorkován rychlostí větší než je Nyquistova rychlost. Korelace znamená, že signál se rychle nezmění z jednoho vzorku na druhý.
Kódování extrémně korelovaného signálu ve standardním PCM systému vytváří redundantní informace. Vyloučením redundance lze vytvořit efektivnější signál.
Klíčové rozdíly mezi PCM a DPCM
- Počet bitů obsažených v PCM je 4, 8 nebo 16 bitů na vzorek. Na druhou stranu DPCM zahrnuje bity více než jednu, ale menší než počet bitů použitých v PCM
- Techniky PCM i DPCM trpí kvantizační chybou a zkreslením, ale v různé míře.
- DPCM vyžaduje menší šířku pásma, zatímco PCM pracuje na vyšší šířce pásma.
- PCM neposkytuje žádnou zpětnou vazbu. DPCM naopak poskytuje zpětnou vazbu.
- PCM se skládá z komplexního zápisu. DPCM má oproti tomu jednoduchý zápis.
- DPCM má průměrný poměr signál / šum. Naopak, PCM má lepší poměr signálu k šumu.
- PCM se používá v audio, video a telefonních aplikacích. Naopak, DPCM je používán v řeči a video aplikaci.
- Pokud hovoříme o efektivitě, DPCM je o krok napřed před PCM.
Závěr
PCM procedura vzorkuje a převádí analogový tvar signálu na digitální kód přímo pomocí analogově-digitálního převodníku. Na druhé straně DPCM provádí podobnou práci, ale používá multibitovou hodnotu rozdílu.
