PCM(Pulse Code Modulation)
PCM Encoder
아날로그 신호를 샘플링,양자화, 인코딩을 거쳐 디지털 데이터로 전환시킨다.
Sampling (PAM: Pulse Amplitude Modulation )
아날로그 시그널은 Ts시간 마다 샘플링 됨.
Sampling Rate or Sampling Frequency
sampling interval의 역수.
나이퀴스트 이론에 의해 가장 높은 주파수 x2의 크기로 샘플링.
예) 전화사가 디지털화 하고자 하는 음성의 주파수가 최대 4000Hz라면 이 때 샘플링rate 는 8000samples/s가 됨.
Quantization
original analog 신호가 Vmin 과 Vmax에 있다고 추정.
범위를 L개의 zone들로 나누고 각 높이는 델타. 이때 범위를 나누는 개수가 적으면 에러 커짐.
0부터 L-1개의 quantized value를 각 존의 midpoint에 할당.
sample amplitude 를 quantized value값으로 추정한다.
-20부터 20까지의 범위를 L=8로 나누고 각 존의 크기는 델타가 된다.
각 존의 mid point와 가장 가까운 값이 quantized value가 되고 각 quantized value에 맞는 code를 할당하면 됨.
Encoding
각 샘플은 n-bit코드로 바뀌어짐.
샘플 마다 비트의 개수 nb=lg(L)
Bit rate= sampling rate x number of bit per sample = fs x nb
예) 사람 보이스를 디지털화 한다고 할 때 8bits per samples이면 bit rate가 얼마인가?
사람 보이스는 보통 0~4000Hz주파수 내에 존재함. 따라서 Sampling rate는 나이퀴스트 이론에 의해 8000samples/s.
bit rate는 fs x nb이니까 8000*8 = 64000bps=64kbps.
PCM Decoder
인코더 역순
PCM Bandwidth
Delta Modulation
이전 샘플로 부터 변화를 찾음. no code words; 비트는 다른 하나의 비트가 보내 진 후 보내짐.
이전 보다 증가하면 1 감소하면 0
Transmission Modes
직렬과 병렬 방식. 직렬은 Asynchronous, Synchronous, Isochronous 세 가지 방식이 있음.
Parallel Transmission
여러개의 비트를 각 신호 주기마다 보냄. 빠르지만 여러개의 line이 필요하기 때문에 비용이 높아 짧은 거리에 제한됨.
Serial Transmission
한 신호 주기 마다 하나의 비트만 보냄. 보내진 하나의 비트 뒤로 다른 하나를 보내는 방식.
단 하나의 채널만으로도 가능.
Asynchronous Transmission
- 비트열 맨 앞에 start bit 0을 붙임. 마지막엔 1을 붙임.
- 비동기적
- 시간주기는 중요하지 않고 느리고 저렴함.
Synchronous Transmission
- 비트열이 여러개로 결합된 frame이라는 단위 생성.
- start/stop비트나 갭이 필요 없이 비트를 전송 함.
- 타이밍이 매우 중요하고 빠름. 프레임 마다 갭이 고르지 않음.
Isochronous Transmission
- Entire stream of bits 동기화
- 고정된 rate마다 데이터 도착을 보장함
- real time audio 나 video를 위함.