4.4 Analog Data, Digital SignalPuls

4.4 Analog Data, Digital Signal

Pulse Code Modulation (PCM)

Pulse code modulation relies on the following result.

Sampling Theorem. A signal can be reconstructed from a sample taken at

regular time intervals
a rate higher than twice the highest significant frequency
|| -|--
-|-- -- |--
-|||| |- -- -- | |
-- |||-- | ||||| -- | || -
| | -- -| | |||--| | -- -|
| | |-|--| | | | | - --|
| | | | | | | -|-- |
The conversion has three stages

analog |---------| PAM |----------| PCM ---------| bit
signal-| PAM -pulses||quantizer |-pulses|-encoder -stream
|-sampler--- |----------- ----------
Sampling of amplitude signals (PAM pulses)
Digitizing of the amplitude signals (PCM pulses)
Encoding of the stream of bits
------------------------------------------
111101------------------------------------------
101------------------------------------------
100-------------------------------------------
011------------------------------------------
000110------------------------------------------
000------------------------------------------
100 100 010 011 101 011 011 111 000 100
The quantization of the PAM pulse introduces quantization error, not allowing the recovery of the original pulse.
A reduction in the signal distortion can be obtained by adding bits. The quantizing noise satisfies S/N = 6n + 1.8 dB.
A reduction in the signal distortion can be obtained by nonuniform quantization which is finer at low amplitudes.
------------------------------------------
111------------------------------------------
110------------------------------------------
011-------------------------------------------
------------------------------------------
001------------------------------------------
000------------------------------------------
100 101 001 011 110 010 011 111 000 100
For voice signals, nonlinear encoding improved the PCM S/N ratio by 24-30 dB.
Performance

signal bandwidth no of samples per second bits per code rate in bits rate in Hz
voice 4 kHz 8000 7 8000 ื 7 = 56 kbps 28 kHz
color TV 4.6 MHz 10 92 Mbps
Digital techniques are getting popular due to

Use of repeaters, instead of amplifiers, implying no additive noise.
Use of time-division multiplexing, instead of frequency-division multiplexing, implying no intermodulation noise.
Availability of efficient digital switching techniques.
Development of more efficient coding techniques. For instance, taking into account that large portions remain unchanged between consecutive video frames.
Delta Modulation (DM)

The time and amplitude axes are quantized
||-|-||-||-||-||-||-||-||-||-||
||-|-||-||--|-||-||-||-||-||-||
||-|-||-|--|--||-||-||-||-||-||
sample ||-|-|-----||----||-||-||-||-||
amplitude ||-||---||-||-||--|--|--|--|---
||---||-||-||-||-|--|--|--|--||
---|-||-||-||-||-||-||-||-||-||
-------------------------------
time
------------| -| -| -| --
| | || || || |
-------- -- -- --
A staircase function approximation is derived, going up when the approximation is below the signal and going down otherwise.
The output modulation signal represents upward stair by 1 and downward stair by 0.
The receiver may use smoothing algorithm when reconstructing the input signal.
Finer division on time slot provides better approximation with the cost of extra data.
Finer amplitude division reduces the quantizing noise for small slops. Coarser amplitude division reduces the slope-overload noise for high slops.
DM is easier than PCM to implement, but it exhibits worse signal to noise ratio for the same data rate.
[next] [prev] [prev-tail] [front] [up]

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

4.4 ข้อมูลแบบแอนะล็อก สัญญาณดิจิทัลเอ็มรหัสชีพจร (PCM)เอ็มรหัสชีพจรอาศัยผลลัพธ์ต่อไปนี้สุ่มตัวอย่างทฤษฎีบท สัญญาณที่สามารถเชิดจากตัวอย่างช่วงเวลาปกติอัตราที่สูงกว่าสองสูงสุดอย่างมีนัยสำคัญความถี่ใน || -|-- -|-- -- |-- -|||| |- -- -- | |-- |||-- | ||||| -- | || -| | -- -| | |||--| | -- -|| | |-|--| | | | | - --|| | | | | | | -|-- |แปลงได้สามขั้นตอนแอนะล็อก | - | PAM |----------| PCM--- | บิต สัญญาณ- | แพม-pulses|| quantizer | เข้า - pulses|--สตรีม |-sampler--- |----------- ----------สุ่มตัวอย่างของคลื่นสัญญาณ (แพมกะพริบ)ดิจิทัลของคลื่นสัญญาณ (PCM พัลส์)การเข้ารหัสของกระแสบิต ------------------------------------------111101------------------------------------------101------------------------------------------100-------------------------------------------011------------------------------------------000110------------------------------------------000------------------------------------------ 100 100 010 011 101 011 011 111 000 100Quantization ของชีพจรแพมแนะนำ quantization ข้อผิดพลาด ไม่อนุญาตให้กู้คืนของชีพจรเดิมลดความผิดเพี้ยนของสัญญาณได้ โดยการเพิ่มบิต Quantizing เสียงตรง S/N = 6n + 1.8 dBลดความผิดเพี้ยนของสัญญาณสามารถได้รับ โดย quantization nonuniform ที่ปลีกย่อยที่ช่วงต่ำ ------------------------------------------111------------------------------------------110------------------------------------------011------------------------------------------- ------------------------------------------001------------------------------------------000------------------------------------------ 100 101 001 011 110 010 011 111 000 100สำหรับสัญญาณเสียง ไม่เชิงเส้นเข้าปรับปรุงอัตราส่วน S/N ของ PCM โดย 24-30 dBประสิทธิภาพการทำงานแบนด์วิดท์ของสัญญาณไม่อย่างต่อบิตสองต่อรหัสอัตราในอัตราบิต Hzเสียง 4 kHz 8000 7 8000 ื 7 = 56 kbps 28 kHzสีทีวี 4.6 MHz 10 92 Mbpsดิจิตอลเทคนิคได้รับความนิยมเนื่องใช้ repeaters เครื่องขยายเสียง หน้าที่เสียงไม่สามารถแทนการใช้เวลาเพล็กซ์ แทนความถี่แบ่งมัลติเพล็กซ์แบบ หน้าที่สำคัญ ๆ intermodulationพร้อมเทคนิคสลับดิจิตอลที่มีประสิทธิภาพการพัฒนาเทคนิคการพิมพ์อักษรมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่าง พิจารณาที่ส่วนใหญ่ยังคงเปลี่ยนแปลงระหว่างเฟรมวิดีโอต่อเนื่องเอ็มเดลต้า (DM)มี quantized แกนเวลาและคลื่น ||-|-||-||-||-||-||-||-||-||-|| ||-|-||-||--|-||-||-||-||-||-|| ||-|-||-|--|--||-||-||-||-||-|| ตัวอย่าง || -|-|-----|| ----|| -|| -|| -|| -||คลื่น || -|| ---|| -|| -|| --|--|--|--|--- ||---||-||-||-||-|--|--|--|--|| ---|-||-||-||-||-||-||-||-||-|| ------------------------------- เวลา ------------| -| -| -| -- | | || || || | -------- -- -- --การประมาณฟังก์ชันขึ้นมา จะขึ้นเมื่อประมาณการต่ำกว่าสัญญาณ และไปลงอย่างอื่นสัญญาณเอ็มแทนบันไดขึ้น 1 และบันไดลง ด้วย 0ผู้รับอาจใช้อัลกอริทึมผืนเมื่อบูรณะสัญญาณอินพุตส่วนปลีกย่อยในช่องเวลาประมาณดี ด้วยต้นทุนของบริการข้อมูลทางส่วนคลื่นปลีกย่อยลด quantizing เสียงสำหรับ slops เล็ก ส่วนคลื่น coarser ลดเสียงความชันโอเวอร์โหลดสำหรับ slops สูงDM จะง่ายกว่าการใช้ PCM แต่มันจัดแสดงสัญญาณแย่เสียงอัตราส่วนสำหรับอัตราข้อมูลเดียวกัน[ถัดไป] [ก่อนหน้า] [ก่อนหน้าหาง] [ด้านหน้า] [อัพ]

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

4.4 ข้อมูลอะนาล็อก, สัญญาณดิจิตอลชีพจรรหัสModulation (PCM) การปรับรหัสพัลส์ขึ้นอยู่กับผลการดังต่อไปนี้. สุ่มตัวอย่างทฤษฎีบท สัญญาณจะถูกสร้างขึ้นจากกลุ่มตัวอย่างที่ถ่ายในช่วงเวลาปกติอัตราที่สูงกว่าสองเท่าของความถี่อย่างมีนัยสำคัญสูงสุด|| - | - - | - - | - - |||| | - - - | | - ||| - | ||||| - | || - | | - - | | ||| - | | - - | | | | - | - | | | | | - - | | | | | | | | - | - | แปลงมีสามขั้นตอนแบบอะนาล็อก | --------- | PAM | ---------- | PCM ---- ----- | บิตเป็นสัญญาณ| PAM -pulses || quantizer | -pulses | -encoder สตรีม| -sampler --- | ----------- -------- - การเก็บตัวอย่างของสัญญาณกว้าง (พั PAM) สแกนสัญญาณกว้าง (พั PCM) การเข้ารหัสของกระแสของ 010 011 100 101 011 011 111 000 100 quantization ของชีพจร PAM แนะนำข้อผิดพลาด quantization ไม่อนุญาตให้การฟื้นตัวของการเต้นของชีพจรเดิม. ลดการบิดเบือนสัญญาณสามารถรับได้โดยการเพิ่มบิต เสียง quantizing พอใจ S / N = 6n + 1.8 เดซิเบล. ลดลงในการบิดเบือนสัญญาณสามารถรับได้โดยควอนไม่สม่ำเสมอซึ่งเป็นปลีกย่อยที่ต่ำ 001 011 101 110 010 011 111 000 100 สำหรับสัญญาณเสียงการเข้ารหัสแบบไม่เชิงเส้นที่ดีขึ้น PCM S / N ratio มีโดย 24-30 เดซิเบล. ผลงานของแบนด์วิดธ์ไม่มีสัญญาณของกลุ่มตัวอย่างต่อบิตวินาทีต่ออัตราการใช้รหัสในอัตราบิตในเฮิร์ตซ์เสียง4 เฮิร์ทซ์ 8000 7 8000 ื 7 = 56 กิโลบิตต่อวินาที 28 เฮิร์ทซ์โทรทัศน์สี4.6 MHz 10 92 Mbps เทคนิคดิจิตอลได้รับความนิยมเนื่องจากการใช้ขาประจำแทนแอมป์, หมายความเสียงสารเติมแต่งที่ไม่มี. ใช้มัลติเวลาส่วนแทนที่จะมัลติความถี่ส่วนหมายความ ไม่มีเสียงรบกวน intermodulation. ความพร้อมของเทคนิคการสลับดิจิตอลที่มีประสิทธิภาพ. การพัฒนาเทคนิคการเขียนโปรแกรมมีประสิทธิภาพมากขึ้น ยกตัวอย่างเช่นคำนึงถึงว่าส่วนใหญ่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างเฟรมวิดีโอติดต่อกัน. Delta Modulation (DM) เวลาและแกนมีความกว้าง || - | - | ---- ----- || || - || - || - || - || กว้าง - | - | - | - | | || || || | -------- - - - ประมาณบันไดฟังก์ชั่นจะได้รับจะขึ้นเมื่อประมาณต่ำกว่าสัญญาณและจะลง เป็นอย่างอื่น. สัญญาณการปรับการแสดงผลแสดงให้เห็นถึงบันไดขึ้นโดยที่ 1 และบันไดลงโดย 0. รับอาจใช้ขั้นตอนวิธีการปรับให้เรียบเมื่อการฟื้นฟูสัญญาณอินพุต. ส่วนปลีกย่อยในช่วงเวลาใกล้เคียงให้ดีขึ้นด้วยค่าใช้จ่ายของข้อมูลพิเศษ. ปลีกย่อยกว้างส่วนช่วยลด quantizing เสียงสำหรับ slops ขนาดเล็ก ส่วนความกว้างหยาบช่วยลดเสียงรบกวนลาดเกินสำหรับ slops สูง. DM ง่ายกว่า PCM ที่จะดำเนินการ แต่การจัดแสดงนิทรรศการสัญญาณที่เลวร้ายยิ่งเสียงอัตราส่วนสำหรับอัตราการส่งข้อมูลเดียวกัน. [ต่อไป] [ก่อนหน้า] [ก่อนหน้าหาง] [ด้านหน้า] [ ขึ้น]

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

4.4 ข้อมูลอะนาล็อก , ดิจิตอลสัญญาณชีพจรรหัสเอ็ม

( PCM )

ชีพจรรหัสเอ็มอาศัยผลลัพธ์ต่อไปนี้

ทฤษฎีการสุ่มตัวอย่าง สัญญาณจะถูกสร้างขึ้นจากตัวอย่างที่ถ่าย

ปกติช่วงเวลา
อัตราที่สูงกว่าสองเท่าของความถี่สูงสุดที่สำคัญ
| | - | --
- | -- | --
- | | | | | -- -- | |
-- | | | -- | ||||| -- | | | -
| | - | | | | | -- | | - |
| | | - | -- | | | | | -- |
| | | | | | | - | -- |


มี 3 ขั้นตอนการแปลงอนาล็อก | --------- | แพม | ---------- | | บิตสัญญาณ PCM ครับ
- | แพม - พั | | quantizer | - พั | - เข้ารหัส - กระแส
| - ตัวอย่าง --- | ----------- ----------
ตัวอย่างของสัญญาณ ( แพม กะพริบ )
ดิจิทัลของคลื่นสัญญาณ ( PCM กะพริบ )
การเข้ารหัสของกระแสบิต ------------------------------------------

111101 ------------------------------------------

100 101 ------------------------------------------ -------------------------------------------

000110 011 ------------------------------------------ ------------------------------------------

100 100 000 ------------------------------------------ 010 011 101 011 011 111 , 000 100
quantization ของชีพจรแพมแนะนำ quantization ข้อผิดพลาดไม่อนุญาตให้มีการกู้คืนของชีพจรเดิม
ลดสัญญาณผิดเพี้ยนได้ โดยการเพิ่มบิต เสียงที่ quantizing satisfies S / N = ทัวร์ 1.8 dB .
ลดสัญญาณผิดเพี้ยนได้ โดยรวมซึ่งมีความละเอียดต่ำ แรงบิดที่อาศัย ------------------------------------------

.
------------------------------------------ 111110 ------------------------------------------


001 011 ------------------------------------------- ------------------------------------------ ------------------------------------------

100 000 ------------------------------------------ 101 001 010 011 011 110 111 , 000 100
สำหรับสัญญาณเสียงแบบ PCM , ปรับปรุงอัตราส่วน S / N 24 dB

ประสิทธิภาพการเข้ารหัสไม่มีสัญญาณแบนด์วิดธ์ของตัวอย่างต่อวินาทีบิตต่อบิตรหัสอัตราอัตรา Hz
เสียง 4 kHz 8000 7 8000 ื 7 = 56 Kbps 28 kHz
ทีวีสี 4.6 MHz 10 92 Mbps
ดิจิตอลเทคนิคได้รับความนิยมเนื่องจาก

ใช้ repeaters แทนแอมปลิฟายเออร์ บอกว่า ไม่เติม
ใช้เสียง ปาทริค วิเอร่า แทนการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ , อ้างว่าไม่มี intermodulation
เสียง .ห้องพักที่มีประสิทธิภาพดิจิตอลเปลี่ยนเทคนิค การพัฒนาของมีประสิทธิภาพมากขึ้นนะครับ เทคนิค ตัวอย่าง พิจารณาว่า ส่วนใหญ่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างเฟรมวิดีโอติดต่อกัน .
ช๊อต ( DM )

เวลาและความถี่ที่แน่นอน
| แกน | - | - | | - | | - | | - | | - | | - | | - | | - | | - | |
| | - | - | | - | | -- | - | | - | | - | | - | | - | | - | |
| | - | - | | - | -- | -- | | - | | - | | - | | - | | - | |
ตัวอย่าง | | - | - | ----- | | ---- | | - | | - | | - | | - | |
ขนาด | | - | | --- | | - | | - | | -- | -- | -- | -- | ---
| | --- | | - | | - | | - | | - | -- | -- | -- | -- | |
--- | - | | - | | - | | - | | - | | - | | - | | - | | - | | -------------------------------

------------
เวลา | - | - | - | --
| | | | | | | | |
--------
บันได -- -- -- การประมาณค่าฟังก์ชันที่ได้มา ไปเมื่อประมาณกว่าสัญญาณและจะลงอย่างอื่น .
เอาท์พุทสัญญาณการมอดูเลตเป็นบันไดขึ้นลง บันได โดย 1 และ 0 .
รับ อาจใช้วิธีสร้างเรียบเมื่อสัญญาณ กองบนสล็อตเวลาให้ดีกว่านี้
ตขึ้นประมาณค่าของข้อมูลเพิ่มเติม .
ปลีกย่อยขนาดกองลด quantizing เสียงสำหรับอาหารขนาดเล็ก ชนิดของส่วนลดเสียงรบกวนเกินสำหรับอาหาร
ลาดสูงDM ง่ายกว่า PCM มาใช้ แต่มันแสดงแย่ สัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสำหรับข้อมูลอัตราเดียวกัน
[ ถัดไป ] [ ย้อนกลับ ] [ ย้อนกลับ ] [ หน้าหาง ] [ ขึ้น ]