Modulasi kode pulsa diferensial adalah teknik analog untuk konversi sinyal digital . Teknik ini mengambil sampel sinyal analog dan kemudian menghitung selisih antara nilai sampel dan nilai prediksi, kemudian mengkodekan sinyal untuk membentuk nilai digital. Sebelum membahas modulasi kode pulsa diferensial, kita harus mengetahui kekurangannya PCM (Modulasi Kode Pulsa) . Sampel sinyal sangat berkorelasi satu sama lain. Nilai sinyal dari sampel saat ini ke sampel berikutnya tidak berbeda dalam jumlah yang besar. Sampel sinyal yang berdekatan membawa informasi yang sama dengan perbedaan kecil. Ketika sampel ini dikodekan oleh sistem PCM standar, sinyal yang dikodekan yang dihasilkan berisi beberapa bit informasi yang redundan. Gambar di bawah mengilustrasikan hal ini.
Bit Informasi Redundan di PCM
Gambar di atas menunjukkan sinyal waktu berkelanjutan x (t) yang dilambangkan dengan garis putus-putus. Sinyal ini diambil sampelnya dengan pengambilan sampel flat-top pada interval Ts, 2Ts, 3Ts… nTs. Frekuensi sampling dipilih agar lebih tinggi dari pada tingkat Nyquist. Sampel ini dikodekan dengan menggunakan PCM 3-bit (7 level). Sampel dikuantisasi ke level digital terdekat seperti yang ditunjukkan oleh lingkaran kecil pada gambar di atas. Nilai biner yang dikodekan dari setiap sampel dituliskan di bagian atas sampel. Perhatikan saja gambar di atas pada sampel yang diambil pada 4T, 5T, dan 6T yang dikodekan ke nilai yang sama yaitu (110). Informasi ini hanya dapat dibawa oleh satu nilai sampel. Tetapi tiga sampel yang membawa informasi yang sama berarti mubazir.
Sekarang mari kita pertimbangkan sampel pada 9T dan 10T, perbedaan antara sampel ini hanya karena bit terakhir dan dua bit pertama berlebihan karena tidak berubah. Jadi untuk membuat proses ini informasi yang berlebihan dan memiliki output yang lebih baik. Merupakan keputusan cerdas untuk mengambil nilai sampel yang diprediksi, diasumsikan dari keluaran sebelumnya dan meringkasnya dengan nilai terkuantisasi. Proses seperti itu disebut teknik PCM Diferensial (DPCM).
Prinsip Modulasi Kode Pulsa Diferensial
Jika redundansi berkurang, bitrate keseluruhan akan berkurang dan jumlah bit yang diperlukan untuk mengirimkan satu sampel juga akan berkurang. Jenis teknik modulasi pulsa digital ini disebut modulasi kode pulsa diferensial. DPCM bekerja berdasarkan prinsip prediksi. Nilai sampel saat ini diprediksi dari sampel sebelumnya. Prediksi mungkin tidak tepat, tetapi sangat dekat dengan nilai sampel sebenarnya.
Modulasi Kode Pulsa Diferensial Pemancar
Gambar di bawah ini menunjukkan pemancar DPCM. Transmitter terdiri dari pembanding , pembilang, filter prediksi, dan pembuat enkode.
Modulator Kode Pulsa Diferensial
Sinyal sampel dilambangkan dengan x (nTs) dan sinyal yang diprediksi ditunjukkan oleh x ^ (nTs). Pembanding menemukan perbedaan antara nilai sampel aktual x (nTs) dan nilai prediksi x ^ (nTs). Ini disebut kesalahan sinyal dan dilambangkan sebagai e (nTs)
e (nTs) = x (nTs) - x ^ (nTs) ……. (1)
Di sini nilai prediksi x ^ (nTs) dihasilkan dengan menggunakan filter prediksi (filter pemrosesan sinyal) . Sinyal keluaran pengukur eq (nTs) dan prediksi sebelumnya ditambahkan dan diberikan sebagai masukan ke filter prediksi, sinyal ini dilambangkan dengan xq (nTs). Ini membuat prediksi lebih dekat dengan sinyal sampel yang sebenarnya. Sinyal kesalahan terkuantisasi eq (nTs) sangat kecil dan dapat dikodekan dengan menggunakan sejumlah kecil bit. Dengan demikian jumlah bit per sampel berkurang di DPCM.
Output pengukur akan ditulis sebagai,
eq (nTs) = e (nTs) + q (nTs) …… (2)
Di sini q (nTs) adalah kesalahan kuantisasi. Dari diagram blok di atas, input filter prediksi xq (nTs) diperoleh dengan menjumlahkan x ^ (nTs) dan output pengukur eq (nTs).
yaitu, xq (nTs) = x ^ (nTs) + eq (nTs). ………. (3)
dengan mensubstitusikan nilai eq (nTs) dari persamaan (2) dalam persamaan (3) kita dapatkan,
xq (nTs) = x ^ (nTs) + e (nTs) + q (nTs) ……. (4)
Persamaan (1) dapat ditulis sebagai,
e (nTs) + x ^ (nTs) = x (nTs) ……. (5)
dari persamaan 4 dan 5 di atas kita dapatkan,
xq (nTs) = x (nTs) + x (nTs)
Oleh karena itu, versi terkuantisasi dari sinyal xq (nTs) adalah jumlah dari nilai sampel asli dan kesalahan terkuantisasi q (nTs). Kesalahan terkuantisasi bisa positif atau negatif. Jadi, keluaran filter prediksi tidak bergantung pada karakteristiknya.
Modulasi Kode Pulsa Diferensial Penerima
Untuk merekonstruksi sinyal digital yang diterima, penerima DPCM (ditunjukkan pada gambar di bawah) terdiri dari sebuah decoder dan filter prediksi. Jika kebisingan tidak ada, masukan penerima yang dikodekan akan sama dengan keluaran pemancar yang dikodekan.
Penerima Modulasi Kode Pulsa Diferensial
Seperti yang kita bahas di atas, prediktor melakukan nilai, berdasarkan keluaran sebelumnya. Input yang diberikan kepada decoder diproses dan output tersebut dijumlahkan dengan output dari predictor, untuk mendapatkan output yang lebih baik. Itu berarti di sini pertama-tama decoder akan merekonstruksi bentuk terkuantisasi dari sinyal asli. Oleh karena itu, sinyal di penerima berbeda dari sinyal sebenarnya dengan kesalahan kuantisasi q (nTs), yang dimasukkan secara permanen dalam sinyal yang direkonstruksi.
| S. NO | Parameter | Modulasi Kode Pulsa (PCM) | Modulasi Kode Pulsa Diferensial (DPCM) |
| 1 | Jumlah bit | Ini menggunakan 4, 8, atau 16 bit per sampel | |
| dua | Level, ukuran langkah | Ukuran langkah tetap. Tidak bisa bervariasi | Sejumlah level tetap digunakan. |
| 3 | Sedikit redundansi | Menyajikan | Dapat menghapus secara permanen |
| 4 | Kesalahan kuantitas dan distorsi | Tergantung pada jumlah level yang digunakan | Distorsi kemiringan berlebih dan noise kuantisasi ada tetapi sangat sedikit dibandingkan dengan PCM |
| 5 | Bandwidth saluran transmisi | Bandwidth yang lebih tinggi diperlukan karena jumlah bit tidak ada | Lebih rendah dari bandwidth PCM |
| 6 | Umpan balik | Tidak ada umpan balik di Tx dan Rx | Ada umpan balik |
| 7 | Kompleksitas notasi | Kompleks | Sederhana |
| 8 | Rasio sinyal terhadap kebisingan (SNR) | Baik | Adil |
Aplikasi DPCM
Teknik DPCM terutama menggunakan kompresi suara, gambar dan sinyal audio. DPCM yang dilakukan pada sinyal dengan korelasi antara sampel yang berurutan menghasilkan rasio kompresi yang baik. Pada gambar, terdapat korelasi antara piksel yang bertetangga, pada sinyal video, korelasinya adalah antara piksel yang sama dalam bingkai yang berurutan dan bingkai dalam (yang sama dengan korelasi di dalam gambar).
Metode ini cocok untuk aplikasi real-time. Untuk memahami efisiensi metode kompresi medis dan aplikasi pencitraan medis real-time seperti telemedicine dan diagnosis online. Oleh karena itu, ini dapat efisien untuk kompresi lossless dan implementasi untuk kompresi citra medis lossless atau hampir lossless.
Ini semua tentang kerja Modulasi Kode Pulsa Diferensial. Kami menganggap bahwa informasi yang diberikan dalam artikel ini bermanfaat bagi Anda untuk lebih memahami konsep ini. Selanjutnya, pertanyaan tentang artikel ini atau bantuan apa pun dalam penerapannya proyek listrik dan elektronik , Anda dapat mendekati kami dengan berkomentar di bagian komentar di bawah. Berikut pertanyaan untuk Anda, Apa peran prediktor dalam teknik DPCM?
