اصول pcm

در شکل بالا چگونگی انتقال سیگنال تلفنی از طریق یک ***** پایین گذر به یک سوئیچ الکترونیکی ( مدار نمونه برداری ) نشان داده شده است که ***** پایین گذر باند فرکانسی را به ۴ کیلوهرتز محدود می سازد . بطوریکه فرکانسهای بالاتر از فرکانس نمونه برداری را حذف میکند .مدار نمونه بردار با فرکانس ۸ کیلو هرتز از سیگنال تلفنی در هر ۱۲۵ میلی ثانیه نمونه برداری می کند . بنابراین خروجی حاصل از نمونه بردار یکسری PAM می باشد .۲- کوانتیزه کردن : سیگنال های تلفنی PAM هنوز به صورت آنالوگ می باشند . چون ارسال نمونه ها به طریق دیجیتال ساده تر می باشد . در اولین مرحله باید سیگنال های PAM که دارای مقادیر اعشاری میباشند به اعداد صحیح تبدیل کرد که این عمل بوسیله فواصل کوانتیزه انجام می پذیرد . اصول کوانتیزاسیون در شکل نشان داده شده است .

تعداد ۱۶ فاصله کوانتیزه در شکل دیده میشود . این فاصله ها در محدوده +۱ تا +۸ و در محدوده منفی -۱ تا -۸ تقسیم شده است و برای هر نمونه مقادیر کوانتیزه مناسبی انتخاب شده است .
مرزهای تصمیم گیری حد فاصل بین مرز های مجاور را مشخص میکند . بنابراین در جهت ارسال مقادیر آنالوگ متعددی در یک فصله کوانتیزه قرار می گیرد . در جهت در یافت یک مقدار ثابت آنالوگ برای هر سیگنال که برابر با نقطه میانی فاصله کوانتیزه است بدست می آید . این عمل باعث می شود تفاوت های بین نمونه سیگنال های تلفنی اولیه در جهت ارسال و مقادیر بازیابی شده در طرف دریافت بوجود بیاید .به طوری که این اختلاف می تواند تا نصف یک فاصله کوانتیزه باشد . این خطا به صورت نویز که منطبق بر سیگنال اصلی است ظاهر می شود . این خطاهای کوانتیزاسیون را میتوان با افزایش تعداد فواصل کوانتیزه کمتر کرد .
اگر فواصل کوانتیزاسیون برای تمامی رنج های دامنه یکسان باشد ، در سیگنال های با دامنه کوچکتر خطاهای بزرگتری بوجود می آید که این خطا ها میتواند به اندازه سیگنالهای ورودی باشد .در نتیجه نسبت سیگنال به نویز کوانتیزاسیون آنقدر بزرگ نخواهد بود به همین دلیل عملا از ۲۵۶ فاصله کوانتیزه نامساوی استفاده می شود .
در کوانتیزه غیر یکنواخت فواصل کوانتیزه کوچکتر برای سیگنالهای با دامنه کم و فواصل کوانتیزه بزرگتر برای سیگنال با دامنه بیشتر به کار می رود . بنابراین نسبت سیگنال ورودی به خطای کوانتیزه تقریبا برای تمامی دامنه های یکسان خواهد بود .

۱- کد بندی : سیگنال های PCM از کد نمودن فواصل یا step های کوانتیزه شده بدست می آید . فواصل مثبت را از یک تا ۱۲۸ و فواصل کوانتیزه منفی را از -۱ تا – ۱۲۸ نشان داده می شود .کد کننده الکتریکی به هریک از step ها یک کد هشت بیتی اختصاص می دهد .

یک کد باینری ۸ رقمی برای نشان دادن هر یک از ۱۲۸ فاصله کوانتیزه مثبت یا منفی از مجموع ۲^۸= ۲۵۶
فاصله اختصاص یافته است . پس هر کلمه PCM دارای ۸ بیت است . بیت اول تمامی کلمات PCM به کار رفته در فواصل کوانتیزه منفی یک بوده و در فواصل مثبت صفر می باشد .

۴- Multiplexing ( ترکیب کردن ) :
کلمات PCM هشت بیتی چند سیگنال تلفنی می توانند متوالیا و در سیگنال های تکرار شونده کلمات PCM چندین سیگنال تلفنی در یک ردیف یکی بعد از دیگری قرار می گیرند .این عمل را مالتی پلکس زمانی TDM می گویند . پروسه هائی که در مالتی پلکس به کار میروند کلا الکترونیکی می باشند .

فاصله زمانی لازم جهت ارسال یک کلمه PCM را یک time slat ( شیار زمانی ) می گویند . یک زنجیره از کلمات PCM را یک فریم می گویند.

تبدیل دیجیتال به آنالوگ :

۱- تفکیک کردن ( depultiplexing ) : در سمت دریافت به هنگام رسیدن هر time slat از یک فریم آنرا روی خروجی مربوط به خودش ارسال می کند .

۲- decoding ( دی کد کردن ) : بعد از ارسال هر کلمه هشت بیتی PCM به خروجی خودش مبدل digital/analog به هر کلمه PCM یک دامنه اختصاص می دهد که مقدار آن برابر وسط فاصله کوانتیزه می باشد .به این ترتیب کلمات PCM به ترتیب دریافت شده و به سیگنال های PCM تبدیل می شوند . سر انجام این سیگنال های PAM پس از عبور از یک ***** پایین گذر به سیگنالهای آنالوگ تلفنی اولیه تبدیل میگردند.

سیگنال تنظیم فریم :

برای جدا سازی فریم ها از یکدیگر که به صورت پشت سر هم ارسال می شوند در time slat شماره صفر یک کلمه منحصر به فرد قرار داده می شود تا گیرنده با در یافت آن ابتدای هر فریم را تشخیص دهد و از تداخل فریم ها در یکدیگر جلوگیری نمایند.