Dijital İletişim - Niceleme
Analog sinyallerin sayısallaştırılması, analog değerlere yaklaşık olarak eşit olan değerlerin yuvarlanmasını içerir. Örnekleme yöntemi, analog sinyal üzerinde birkaç nokta seçer ve daha sonra bu noktalar, değeri neredeyse stabilize bir değere yuvarlamak için birleştirilir. Böyle bir süreç şöyle adlandırılırQuantization.
Analog Sinyali Niceleme
Analogdan dijitale dönüştürücüler, verilen analog sinyalden bir dizi dijital değer oluşturmak için bu tür bir işlevi gerçekleştirir. Aşağıdaki şekil bir analog sinyali temsil etmektedir. Bu sinyalin dijitale dönüştürülmesi için örnekleme ve niceleme işleminden geçmesi gerekir.
Bir analog sinyalin nicelendirilmesi, sinyalin birkaç niceleme seviyesi ile ayrıştırılmasıyla yapılır. Quantization amplitüdün örneklenmiş değerlerini sonlu bir seviye seti ile temsil etmektedir, bu da sürekli genlikli bir örneği ayrı bir zaman sinyaline dönüştürmek anlamına gelmektedir.
Aşağıdaki şekil bir analog sinyalin nasıl nicelleştirildiğini gösterir. Mavi çizgi analog sinyali temsil ederken, kahverengi çizgi nicelenmiş sinyali temsil eder.
Hem örnekleme hem de niceleme bilgi kaybına neden olur. Bir Quantizer çıktısının kalitesi, kullanılan niceleme seviyelerinin sayısına bağlıdır. Nicelenmiş çıktının ayrık genlikleri şöyle adlandırılırrepresentation levels veya reconstruction levels. İki bitişik temsil düzeyi arasındaki boşluğa birquantum veya step-size.
Aşağıdaki şekil, verilen analog sinyal için dijital biçim olan sonuçta ortaya çıkan nicelleştirilmiş sinyali göstermektedir.
Bu aynı zamanda Stair-case dalga formu, şekline uygun olarak.
Niceleme Türleri
İki tür Niceleme vardır - Düzgün Niceleme ve Düzgün Olmayan Niceleme.
Niceleme seviyelerinin eşit aralıklarla yerleştirildiği nicemleme türü, Uniform Quantization. Niceleme seviyelerinin eşit olmadığı ve çoğunlukla aralarındaki ilişkinin logaritmik olduğu niceleme türü,Non-uniform Quantization.
İki tür tek tip niceleme vardır. Mid-Rise tipi ve Mid-Tread tipidir. Aşağıdaki şekiller, iki tip tek tip nicemlemeyi temsil etmektedir.
Şekil 1, orta yükselme tipini gösterir ve şekil 2, tek tip nicemlemenin orta dişli tipini gösterir.
Mid-Risetip denir çünkü başlangıç noktası merdiven kasası benzeri grafiğin yükselen kısmının ortasında yer alır. Bu türdeki niceleme seviyeleri sayıca çifttir.
Mid-treadtip denir çünkü başlangıç noktası merdiven kasası benzeri grafiğin bir basamağının ortasında yer alır. Bu türdeki niceleme seviyeleri tek sayıdır.
Hem orta yükselmeli hem de orta dişli tipteki tek tip niceleyiciler, orijine göre simetriktir.
Niceleme Hatası
Herhangi bir sistem için, işleyişi sırasında, giriş ve çıkış değerlerinde her zaman bir fark vardır. Sistemin işlenmesi, bu değerlerin farkı olan bir hatayla sonuçlanır.
Bir girdi değeri ile nicelleştirilmiş değeri arasındaki farka Quantization Error. BirQuantizerQuantization (değeri yuvarlayarak) gerçekleştiren logaritmik bir fonksiyondur. Analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) bir niceleyici olarak çalışır.
Aşağıdaki şekil, orijinal sinyal ile nicelenmiş sinyal arasındaki farkı gösteren bir niceleme hatası için bir örnek göstermektedir.
Niceleme Gürültüsü
Genellikle analog ses sinyalinde onu dijitale nicelendirirken ortaya çıkan bir tür niceleme hatasıdır. Örneğin müzikte, hatalarda bir düzenlilik bulunmadığı yerlerde sinyaller sürekli değişiyor. Bu tür hatalar,Quantization Noise.
PCM'de genişleme
Kelime CompandingSıkıştırma ve Genişletmenin bir kombinasyonudur, yani her ikisini de yapar. Bu, vericideki verileri sıkıştıran ve alıcıda aynı verileri genişleten PCM'de kullanılan doğrusal olmayan bir tekniktir. Bu teknik kullanılarak gürültü ve parazitin etkileri azaltılır.
İki tür Companding tekniği vardır. Onlar -
A-kanunu Zorlama Tekniği
Üniform niceleme elde edilir A = 1karakteristik eğri doğrusaldır ve sıkıştırma yapılmaz.
A-kanunun başlangıç noktasında orta yükselişi vardır. Dolayısıyla, sıfır olmayan bir değer içerir.
PCM telefon sistemleri için A-kanunu kompanlaması kullanılır.
µ-yasası Zorlama Tekniği
Üniform niceleme elde edilir µ = 0karakteristik eğri doğrusaldır ve sıkıştırma yapılmaz.
µ-kuralı başlangıçta orta dişe sahiptir. Dolayısıyla sıfır değeri içerir.
µ-kuralı sıkıştırma, konuşma ve müzik sinyalleri için kullanılır.
µ-law, Kuzey Amerika ve Japonya'da kullanılmaktadır.