PCM (Puls-Code-Modulation)

Pulse Code Modulation (PCM) ist ein Verfahren, das verwendet wird, um abgetastete analoge Signale digital darzustellen. Es ist die Standardform von digitalem Audio in Computern, CDs, digitaler Telefonie und anderen digitalen Audioanwendungen. In einem PCM-Stream wird die Amplitude des analogen Signals regelmäßig in gleichförmigen Intervallen abgetastet und jeder Abtastwert wird auf den nächsten Wert innerhalb eines Bereichs digitaler Schritte quantisiert.

Eigenschaften von PCM

• Es kann 4, 8 oder 16 Bit pro Abtastung verwenden.
• Die Anzahl der Ebenen hängt von der Anzahl der Bits ab. Die Levelgröße ist fest.
• Der Quantisierungsfehler hängt von der Anzahl der Ebenen ab.
• Da die Anzahl der Bits hoch ist, ist die höchste Bandbreite erforderlich.
• Es gibt keine Rückmeldung im Sender oder Empfänger.
• Komplexes System zu implementieren.

DM (Delta-Modulation)

Delta-Modulation (DM) ist eine Analog-Digital- und Digital-Analog-Signalumwandlungstechnik, die für die Übertragung von Sprachinformationen verwendet wird, bei denen die Qualität nicht von vorrangiger Bedeutung ist. Delta-Modulation ist die einfachste Form der differentiellen Pulscode-Modulation (DPCM), bei der die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten in n-Bit-Datenströme codiert wird. Bei der Delta-Modulation werden die übertragenen Daten auf einen 1-Bit-Datenstrom reduziert.

Eigenschaften von DM

• Es verwendet ein Bit für ein Sample.
• Die Schrittweite wird fest gehalten und kann nicht variiert werden.
• Neigungsüberlastverzerrung ist vorhanden.
• Die niedrigste Bandbreite ist erforderlich.
• Im Sender ist eine Rückkopplung vorhanden.
• Einfach zu implementieren.

ADM (Adaptive Delta-Modulation)

Adaptive Delta-Modulation, auch als Continuously Variable Slope Delta Modulation (CVSD) bezeichnet, ist eine Modifikation der Delta-Modulation (DM), bei der die Schrittweite nicht festgelegt ist. Wenn mehrere Bits den gleichen Richtungswert haben, gehen Encoder und Decoder davon aus, dass Steigungsüberlastung tritt auf und die Schrittgröße wird zunehmend größer. Andernfalls wird die Schrittgröße mit der Zeit allmählich kleiner.

ADM reduziert den Steigungsfehler auf Kosten eines zunehmenden Quantisierungsfehlers. Dieser Fehler kann durch die Verwendung eines Tiefpassfilters reduziert werden. ADM bietet eine robuste Leistung bei Vorhandensein von Bitfehlern, was bedeutet, dass Fehlererkennung und -korrektur normalerweise nicht in einem ADM-Funkdesign verwendet werden; es ist diese sehr nützliche Technik, die eine adaptive Delta-Modulation ermöglicht.

Eigenschaften von ADM

• Es verwendet nur ein Bit für ein Sample.
• Die Schrittgröße variiert entsprechend der Signalvariation.
• Quantisierungsrauschen ist vorhanden, aber keine anderen Fehler.
• Die niedrigste Bandbreite ist erforderlich.
• Im Sender ist eine Rückkopplung vorhanden.
• Einfach zu implementieren.

DCPM

Differential Pulse Code Modulation (DPCM) ist ein Verfahren zur Umwandlung eines analogen in ein digitales Signal, bei dem ein analoges Signal abgetastet wird und dann die Differenz zwischen dem tatsächlichen Abtastwert und seinem vorhergesagten Wert (vorhergesagter Wert basiert auf vorherigen Abtastwerten oder Abtastwerten) beträgt quantisiert und dann codiert, um einen digitalen Wert zu bilden.

Wenn der Eingang ein zeitkontinuierliches Analogsignal ist, muss es zuerst abgetastet werden, damit ein zeitdiskretes Signal der Eingang zum DCPM-Encoder ist.

Eigenschaften von DCPM

• Bits können mehr als eins sein, sind aber kleiner als PCM.
• Die Anzahl der Ebenen ist festgelegt.
• Steilheitsübersteuerungsverzerrung und Quantisierungsrauschen sind vorhanden.
• Die erforderliche Bandbreite ist geringer als PCM.
• Im Sender ist eine Rückkopplung vorhanden.
• Einfach zu implementieren.

Lesen Sie auch: Unterschied zwischen Delta-Modulation und differentieller Pulscode-Modulation

PCM vs. DM vs. ADM vs. DPCM in Tabellenform

VERGLEICHSGRUNDLAGE	PCM	DM	ADM	DPCM
Anzahl der Bits	Es kann 4,8 oder 16 Bit pro Sample verwenden.	Es verwendet ein Bit für ein Sample.	Es verwendet nur ein Bit für ein Sample.	Bits können mehr als eins sein, sind aber kleiner als PCM.
Stufen und Schrittgröße	Die Anzahl der Ebenen hängt von der Anzahl der Bits ab. Die Levelgröße ist fest.	Die Schrittweite wird fest gehalten und kann nicht variiert werden.	Die Schrittgröße variiert entsprechend der Signalvariation.	Die Anzahl der Ebenen ist festgelegt.
Quantisierungsfehler & Verzerrung	Der Quantisierungsfehler hängt von der Anzahl der Ebenen ab.	Neigungsüberlastverzerrung ist vorhanden.	Quantisierungsrauschen ist vorhanden, aber keine anderen Fehler.	Steilheitsübersteuerungsverzerrung und Quantisierungsrauschen sind vorhanden.
Bandbreite	Da die Anzahl der Bits hoch ist, ist die höchste Bandbreite erforderlich.	Die niedrigste Bandbreite ist erforderlich.	Die niedrigste Bandbreite ist erforderlich.	Die erforderliche Bandbreite ist geringer als PCM.
Rückmeldung	Es gibt keine Rückmeldung im Sender oder Empfänger.	Im Sender ist eine Rückkopplung vorhanden.	Im Sender ist eine Rückkopplung vorhanden.	Im Sender ist eine Rückkopplung vorhanden.
Komplexität	Komplexes System zu implementieren.	Einfach zu implementieren	Einfach zu implementieren.	Einfach zu implementieren.