■ PCM(Pulse Code Modulation)
: 아날로그 신호를 표본화->양자화->부호화 의 단계를 거쳐 디지탈신호로 바꿔준다.


(1) 표본화(sampling)
: PAM(Pulse Amplitude Modulation)을 이용한다.

- 주어진 아날로그 신호를 나이퀴스트 기준에 따라 표본화 한다.
- 아날로그 음성신호의 주파수는 300 ~ 3,400 Hz로 표본 채집률은 8k 로 초당 8000번 이다.
- 표본화 간격은 1/8000 로  125us 이다.

=> 125us 간격으로 나누어진 8000개의 표본치 하나하나가 8bit의 2진 부호화되기 때문에 8,000 * 8bit = 64kbps의 부호정보가 된다.



※ 표본채집률(sampling rate)
  - 나이퀴스트 정리(Nyquist Theorem)
    : 표본화된 이산신호로 부터 원신호인 아날로그 신호를 완벽하게 복원하기 위해서는 아래의 조건을 만족해야 한다.
      1. 표본화 주파수(율) : fs = 2fm (fm : 아날로그 신호의 최고 주파수)
      2. 표본화 간격 : T <= 1 / fs


(2) 양자화(Quantization, 정량화)
: 표본화된 수치들을 반올림하여 정수로 만든다. 선형 양자화(Linear Quantization)과 비선형 양자화(nonlinear Quantization)의 두가지 방법이 있다. 선형은 신호 진폭의 각 스탭 사이즈가 균등하고, 비선형은 균등하지 않다. 버려진 소수점 값들에 의해 신호가 왜곡되게 되는데 이를 양자화 잡음(Quantization Noise)라고 한다. 이를 줄이기 위해서 양자화 표본 값의 숫자를 늘리거나, a-law 또는 mu-law 를 사용한다.

※ a-law, mu-law : 인간 음성의 특성을 이용하여 양자화 값의 개수를 유지한 채, 저 전압 대에서 양자화 간격을 좁히고 높은 전압 대에서는 늘리는 방식이다.


(3) 부호화 (Encoding)
: 앞서 정량화된 진폭의 크기를 2진수로 바꾸어서 7비트로 표현한다. 마지막 8번째 비트는 부호를 표시한다.


(4) PCM의 장점

- 잡음과 간섭에 강하다.
- 전송중 코딩된 신호를 효과적으로 재생
- SNR(신호대잡음비)을 개선하기 위한 채널대역폭의 증가를 효과적으로 바꿀 수 있다.
- 동일한 포맷으로 공통된 네트워크에서 다른 디지털 데이터와 합칠 수 있다.
- TDMA 시스템에서 신호를 빼거나 삽입하기 쉽다.
- 특수한 변조법이나 암호화를 적용하기 쉽다.


(5) PCM 동작 정리

○ 송수신 처리 과정


○ 단계별 처리내용 정리


표본화

Sampling

- 연속적인 신호 파형을 일정 시간 간격으로 검출하는 단계
-
샤논의 법칙: 최고 주파수의 2배 이상의 주파수로 채집되면,
 
이는 원래의 신호가 가진 모든 정보를 포함 함
-
표본화에 의해 검출된 신호: PAM, 아날로그 형태
-
표본화 횟수 = 최고 주파수 × 2
-
표본화 간격 = 1 / 표본화 횟수

양자화

Quantizing

- PAM신호를 유한 개의 부호에 대한 값으로 조정하는 과정
-
양자화 잡음: 표본 측정값과 양자화 파형과의 오차
-
양자화 레벨을 세밀하게 하면 양자화 잡음이 줄지만, 데이터의 양이 많아지고 전송 효율이 낮아짐
-
양자화 레벨: PAM 신호를 부호화할 때 2진수로 표현할 수 있는 레벨 (양자화 레벨 = 2n, n=표본당 전송 비트수)

부호화
Encoding

양자화된 PCM 펄스의 진폭 크기를 2진수로 표시하는 과정

복호화
Decoding

수신된 디지털 신호(PCM) PAM 신호로 돌리는 단계

여파화
Filtering

PAM 신호를 원래의 입력 신호인 아날로그 신호로 복원하는 단계



by 민트앤라떼 2012. 3. 9. 13:56