Code d'impulsion la modulation est une méthode qui est utilisé pour convertir un signal analogique en un signal numérique de sorte qu'un signal analogique modifié peut être transmis via le réseau de communication numérique. PCM est sous forme binaire, il n'y aura donc que deux états possibles haut et bas (0 et 1). Nous pouvons également récupérer notre signal analogique par démodulation. Le processus de modulation de code d'impulsion se fait en trois étapes: échantillonnage, quantification et codage. Il existe deux types spécifiques de modulations de code d'impulsion telles que la modulation de code d'impulsion différentielle (DPCM) et la modulation de code d'impulsion différentielle adaptative (ADPCM)

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Schéma fonctionnel du PCM

Voici un schéma de principe des étapes incluses dans PCM.

Pour l'échantillonnage, nous utilisons un échantillonneur PAM qui est un échantillonneur à modulation d'amplitude d'impulsion qui convertit le signal d'amplitude continue en signal continu à temps discret (impulsions PAM). Le schéma fonctionnel de base de PCM est donné ci-dessous pour une meilleure compréhension.

Qu'est-ce qu'une modulation par impulsions?

Pour obtenir une forme d'onde modulée par code d'impulsion à partir d'une forme d'onde analogique à l'émetteur à l'extrémité (source) d'un circuit de communication, l'amplitude des échantillons de signal analogique à intervalles de temps réguliers. La fréquence d'échantillonnage ou un nombre d'échantillons par seconde est plusieurs fois la fréquence maximale. Le signal de message converti en forme binaire sera généralement dans le nombre de niveaux qui est toujours à une puissance de 2. Ce processus est appelé quantification.

Éléments de base du système PCM

A l'extrémité du récepteur, un démodulateur de code d'impulsion décode le signal binaire en impulsions avec les mêmes niveaux quantiques que ceux du modulateur. Par d'autres processus, nous pouvons restaurer la forme d'onde analogique d'origine.

Théorie de la modulation par impulsions

Ce schéma de principe ci-dessus décrit l'ensemble du processus de PCM. La source du temps continu signal de message est passé à travers un filtre passe-bas puis l'échantillonnage, la quantification, l'encodage seront effectués. Nous verrons en détail étape par étape.

Échantillonnage

L'échantillonnage est un processus de mesure de l'amplitude d'un signal en temps continu à des instants discrets, convertit le signal continu en un signal discret. Par exemple, conversion d'une onde sonore en une séquence d'échantillons. L'échantillon est une valeur ou un ensemble de valeurs à un moment donné ou il peut être espacé. L'échantillonneur extrait des échantillons d'un signal continu, c'est un sous-système idéal qu'un échantillonneur produit des échantillons qui sont équivalents à la valeur instantanée du signal continu aux différents points spécifiés. Le processus d'échantillonnage génère un signal PAM (Pulse Amplitude Modulated) plat.

Signal analogique et échantillonné

Fréquence d'échantillonnage, Fs est le nombre moyen d'échantillons par seconde, également appelé taux d'échantillonnage. Selon le théorème de Nyquist, le taux d'échantillonnage doit être au moins 2 fois la fréquence de coupure supérieure. Fréquence d'échantillonnage, Fs> = 2 * fmax pour éviter l'effet d'aliasing. Si la fréquence d'échantillonnage est très supérieure à la fréquence de Nyquist, elle devient suréchantillonnage, théoriquement un signal limité en bande passante peut être reconstruit s'il est échantillonné au-dessus de la fréquence de Nyquist. Si la fréquence d'échantillonnage est inférieure à la fréquence de Nyquist, elle deviendra sous-échantillonnage.

Fondamentalement, deux types de techniques sont utilisés pour le processus d'échantillonnage. Ce sont 1. Échantillonnage naturel et 2. Échantillonnage à plat.

Quantification

En quantification, un échantillon analogique avec une amplitude qui est converti en un échantillon numérique avec une amplitude qui prend l'une d'un ensemble spécifiquement défini de valeurs de quantification. La quantification est effectuée en divisant la plage de valeurs possibles des échantillons analogiques en différents niveaux et en attribuant la valeur centrale de chaque niveau à n'importe quel échantillon dans l'intervalle de quantification. La quantification se rapproche des valeurs d'échantillons analogiques avec les valeurs de quantification les plus proches. Ainsi, presque tous les échantillons quantifiés différeront légèrement des échantillons originaux. Ce montant est appelé erreur de quantification. Le résultat de cette erreur de quantification est que nous entendrons un sifflement lors de la lecture d'un signal aléatoire. Conversion d'échantillons analogiques en nombres binaires 0 et 1.

Dans la plupart des cas, nous utiliserons des quantificateurs uniformes. La quantification uniforme est applicable lorsque les valeurs d'échantillon sont dans une plage finie (Fmin, Fmax). La plage de données totale est divisée en 2n niveaux, soit L intervalles. Ils auront une longueur égale Q. Q est appelé intervalle de quantification ou taille de pas de quantification. En quantification uniforme, il n'y aura pas d'erreur de quantification.

Signal uniformément quantifié

Comme nous le savons,
L = 2n, puis taille de pas Q = (Fmax - Fmin) / L

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L'intervalle i est mappé à la valeur médiane. Nous stockerons ou n'enverrons que la valeur d'index de la valeur quantifiée.

Une valeur d'index de valeur quantifiée Qi (F) = [F - Fmin / Q]

Valeur quantifiée Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Mais il y a quelques problèmes soulevés dans la quantification uniforme qui sont

Uniquement optimal pour le signal uniformément distribué.
Les signaux audio réels sont plus concentrés près des zéros.
L'oreille humaine est plus sensible aux erreurs de quantification à de petites valeurs.

La solution à ce problème utilise la quantification non uniforme. Dans ce processus, l'intervalle de quantification est plus petit près de zéro.

Codage

L'encodeur code les échantillons quantifiés. Chaque échantillon quantifié est codé dans un Mot de code 8 bits en utilisant la loi A dans le processus de codage.

Le bit 1 est le bit le plus significatif (MSB), il représente la polarité de l'échantillon. «1» représente la polarité positive et «0» représente la polarité négative.
Les bits 2,3 et 4 définissent l'emplacement de la valeur d'échantillon. Ces trois bits forment ensemble une courbe linéaire pour les échantillons négatifs ou positifs de bas niveau.
Les bits 5,6,7 et 8 sont les bits les moins significatifs (LSB), il représente l'un des segments de valeur quantifiée. Chaque segment est divisé en 16 niveaux quantiques.

PCM est deux types de modulation de code d'impulsion différentielle (DPCM) et de modulation de code d'impulsion différentielle adaptative (ADPCM).

Dans DPCM, seule la différence entre un échantillon et la valeur précédente est codée. La différence sera beaucoup plus petite que la valeur totale de l'échantillon, nous avons donc besoin de quelques bits pour obtenir la même précision que dans le PCM ordinaire. De sorte que le débit binaire requis diminuera également. Par exemple, dans le code à 5 bits, 1 bit est pour la polarité et les 4 bits restants pour 16 niveaux quantiques.

L'ADPCM est obtenu en adaptant les niveaux de quantification aux caractéristiques du signal analogique. Nous pouvons estimer les valeurs avec les valeurs d'échantillon précédentes. L'estimation des erreurs se fait de la même manière que dans DPCM. Dans la méthode ADPCM de 32 Kbit / s différence entre la valeur prédite et l'échantillon, la valeur est codée avec 4 bits, de sorte que nous obtenons 15 niveaux quantiques. Dans cette méthode, le débit de données est la moitié du PCM conventionnel.

Démodulation par impulsions

La démodulation du code d'impulsion fera de même processus de modulation en marche arrière. La démodulation commence par le processus de décodage, pendant la transmission, le signal PCM sera affecté par les interférences de bruit. Ainsi, avant que le signal PCM ne soit envoyé dans le démodulateur PCM, nous devons récupérer le signal au niveau d'origine pour lequel nous utilisons un comparateur. Le signal PCM est un signal d'onde pulsée en série, mais pour la démodulation, nous avons besoin d'une onde parallèle.

En utilisant un convertisseur série-parallèle, le signal d'onde d'impulsion série sera converti en un signal numérique parallèle. Après cela, le signal passera par le décodeur n bits, il devrait s'agir d'un convertisseur numérique-analogique. Le décodeur récupère les valeurs de quantification d'origine du signal numérique. Cette valeur de quantification comprend également un grand nombre d'harmoniques haute fréquence avec des signaux audio originaux. Pour éviter les signaux inutiles, nous utilisons un filtre passe-bas à la partie finale.

Avantages de la modulation par impulsions

Les signaux analogiques peuvent être transmis sur un système de communication .
La probabilité d'occurrence d'une erreur diminuera grâce à l'utilisation de méthodes de codage appropriées.
PCM est utilisé dans le système Telkom, l'enregistrement audio numérique, les effets spéciaux vidéo numérisés, la vidéo numérique, la messagerie vocale.
Le PCM est également utilisé dans les unités de contrôle radio comme émetteurs et également comme récepteur pour voitures télécommandées, bateaux, avions.
Le signal PCM est plus résistant aux interférences que les signaux normaux.

Il s'agit de Modulation et démodulation par impulsions . Nous pensons que les informations fournies dans cet article vous sont utiles pour une meilleure compréhension de ce concept. De plus, toute question concernant cet article ou toute aide à la mise en œuvre projets électriques et électroniques , vous pouvez nous approcher en commentant dans la section commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, quelles sont les applications de la modulation par impulsions de code?

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