مدولاسیون پالسی کد شده یا PCM

اگر سیگنال کریر (حامل) به صورت پالس (به صورت منفصل) باشد ، در این صورت مدولاسیون های پالسی شکل می گیرد. مدولاسیون های پالسی به دو دسته تقسیم می شوند:

الف) مدولاسیون های منفصل ، مانند PPM ، PAM و PWM.

ب) مدولاسیون های دیجیتال ، مانند PSK ، FSK ، ASK و PCM که در سیستم های مخابره دیجیتال (مانند تلفنی ، تصویری) به کار می رود. در ادامه بیشتر راجع به این مدولاسیون صحبت خواهیم کرد.

اگر سیگنال منفصل PAM یا Pulse Amplitude Modulation را با یک درجه بندی مشخص و تعریف شده به کدهای باینری تبدیل کنیم مدولاسیون PCM شکل می گیرد. این روش را کوآنتیزه کردن (Quantization) می نامند. در شکل زیر سیگنال آنالوگ را مشاهده می کنید که ابتدا به سیگنال PAM تبدیل شده است. در مرحله ی بعد سیگنال PAM را درجه بندی کرده ایم و کد معادل آن را به دست آورده ایم. در این مرحله سیگنال PAM به PCM تبدیل شده است. کد استفاده شده در این تبدیل سه بیتی است.

یک کد سه بیتى 8=2³ حالت را نشان مى دهد. به عبارت دیگر دامنه انتخاب شده در ۸ سطح مختلف تقسیم بندى مى شود.
براى دقت بیشتر در مدرج کردن ، باید به نمونه برداشته شده، مقادیر صحیح بیشترى اختصاص داد. لذا تعداد بیت های کوآنتینر ، افزایش مى یابد. مثلاً با استفاده از کد ۷ بیتى 128=2⁷ حالت را مى توان نشان داد. در واقع ۱۲۸ سطح ولتاژ مختلف را مى توان انتخاب نمود.
در شکل زیر یک سیگنال PAM را مشاهده مى کنید که به نمونه هاى برداشته شده سطوح بیشترى اختصاص داده شده است. همان طور که مشاهده می شود در ۱۵ نمونه ی برداشته شده از پیام ، سطوح ولتاژ بین حداقل |۱۵| و حداکثر |۱۲۷| وجود دارد. به عبارت دیگر بالاترین سطح ولتاژ اختصاص داده شده در شکل زیر ۱۲۷ است که لزوماً باید یک کُد باینری ۷ بیتی باشد.

مقادیر صحیح اختصاص داده شده به کد معادل باینرى ۷ بیتى تبدیل مى شود.

چون مقادیر نمونه بردارى شده ممکن است مثبت یا منفى باشند، براى مقادیر مثبت و منفى علامتى در نظر مى گیرند. براى این منظور بیت هشتمى را در سمت چپ کد ۷ بیتى قرار می دهند تا در این حالت مثبت یا منفی بودن دامنه ی نمونه برداری شده را تعیین کنند. اگر مقادیر نمونه بردارى شده مثبت باشند از بیت (۰) و اگر منفى باشند از بیت (۱) در سمت چپ استفاده مى شود.
مثلاً ۲۴+ در تبدیل به کد باینرى به صورت ۰۰۱۱۰۰۰ که ۷ بیتی است نشان داده می شود.
با این توضیح که چون ۲۴ علامت مثبت دارد ، یک صفر در سمت چپ بیت ها قرار مى گیرد و به این ترتیب ۲۴+ با کد ۸ بیتى به صورت ۰۰۰۱۱۰۰۰ نشان داده مى شود.
بعد از عمل کدبندی باینری، سیگنال دیجیتال به دست می آید که در شکل زیر سه نمونه سیگنال دیجیتال برای اعدد ۲۴+ ، ۳۸+ و ۴۸- داده شده است. همان طور که ملاحظه می کنید ، سیگنال خروجی PCM به دست آمده ، سیگنال دیجیتال معادل تعدادی از نمونه های برداشته شده از پیام است.

 

چهار فرایند PCM که شامل PAM ، کوآنتیزه کردن ، کدبندى باینرى و کدبندى دیجیتال به دیجیتال است، نشان داده شده است.

مجموعاً دو نوع سیستم PCM داریم:
1) PCM30 یا TDM32
2) PCM24 یا TDM24

در خطوط تلفن معمولی صرفاً یک کانال برای ارتباط وجود دارد ولی در خطوطی که سیستم PCM30 به کار می رود تعداد کانالها برابر 32 خط است که ۲ خط از آن برای سیگنالینگ و همزمان سازی به کار می رود و مابقی خطوط ، یعنی ۳۰ خط قابل بهره برداری خواهد بود. به این خطوط ، خطوط E1 گفته می شود و در اروپا و همچنین ایران ارائه می شود. هر خط E1 می تواند حامل 2MBps پهنای باند باشد.
همچنین در خطوطی که سیستم PCM24 به کار می رود تعداد کانالها برابر 24 است و هر 24 خط نیز قابل استفاده می باشد. به این خطوط ، خطوط T1 گفته می شود و در آمریکا و کانادا ارائه می شود. هر خط T1 می تواند حامل 1.5Mbps پهنای باند باشد. 

منابع :
* www.chap.sch.ir
* www.iranled.com
* www.ivr5.com
* amvaje.persianblog.ir