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Differenzielle PulsCodeModulation oder DPCM ist eine Variante von PCM bei denen weniger Bits pro Sekunde benötigt werden, um ein Signal darzustellen.
PCM ist eine gängige Technik zum Digitalisieren analoger Signale bei der digitalen Kommunikationsübertragung in Telefonnetzen. Normalerweise ist bei PCM der Unterschied zwischen eingehenden abgetasteten Signalen minimal. Differentielles PCM wurde entwickelt, um nur diese Unterschiede zu berechnen und zu übertragen und nicht das gesamte abgetastete Signal. Da die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten in vielen Fällen eine kleinere Amplitude aufweist als der volle Abtastwert, wird die Anzahl der zur Übertragung erforderlichen Bits drastisch reduziert. Durch die Verwendung von DPCM wird die Bitrate für die Sprachübertragung wird von 64 kbit/s bei PCM auf 48 kbit/s reduziert.
Wie berechnet DPCM die Differenz zwischen der aktuellen und der vorherigen Stichprobe? Der erste Teil von DPCM funktioniert genauso wie PCM. Das Eingangssignal wird mit einer Konstanten abgetastet Frequenz. Diese Samples werden dann mit dem moduliert PAM Prozess: Das abgetastete Signal wird in einem sogenannten Prädiktor gespeichert. Der Prädiktor nimmt das gespeicherte abgetastete Signal und sendet es durch a Unterscheidungsmerkmal. Der Differenzierer vergleicht das vorherige Signal mit dem aktuellen und sendet diese Differenz an die Quantisierungs- und Decodierstufe des PCM. Nach der Quantisierung und Codierung wird das Signal, das die Differenz enthält, an sein endgültiges Ziel weitergeleitet. Auf der Empfangsseite des Netzwerks ist alles umgekehrt. Zuerst wird das die Differenz enthaltende Signal dequantisiert. Dies wird dann zu einem im Prädiktor gespeicherten abgetasteten Signal addiert und an einen Tiefpassfilter gesendet, der das Signal rekonstruiert.
DPCM ist eine gute Möglichkeit, die Bitrate einer Sprachübertragung zu reduzieren. Es gibt nur einige Probleme, wenn es um die Klangqualität geht. DPCM quantisiert und codiert die Differenz zwischen einem vorherigen und einem aktuellen Signal. DPCM quantisiert unter Verwendung einer linearen Quantisierung. Lineare Quantisierung erzeugt a Signal-Rausch-Verhältnis die für Signale mit niedriger Amplitude klein und für Signale mit hoher Amplitude hoch ist. Dies ist ein sehr ineffizientes Verfahren, da die meisten durch Sprache erzeugten Signale eine geringe Amplitude haben. Bei der Qualität von Sprachsignalen sollte den Signalen geringer Amplitude mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden. Um dieses Problem zu lösen, Adaptives DPCM (ADPCM) entwickelt.