language flag language flag

شرکت فاطر مشاور، طراح و مجری پروژه های فیبر نوری

ارائه کننده تجهیزات فیبر نوری، شبکه FTTH و تکنولوژی GPON

مدولاسیون پالس کد شده (PCM)

pcm
صدای طبیعی، یک سیگنال آنالوگ است. وقتی سیمها یا طبلها مرتعش می شوند، موج صوتی تولید می شود، فشار حاصل از آن بر Transducer اثر گذاشته و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. این سیگنال الکتریکی هم آنالوگ بوده و مقدار آن متناسب است با تغییرات فشار صوتی، به طور پیوسته با زمان تغییر می کند. وقتی این سیگنال الکتریکی در پایان مسیر خود به گیرنده می رسد کوئل الکترومغناطیسی بلندگوی گیرنده را که یک Transducer دیگر است، فعال می کند و این Transducer آن را به سیگنال صوتی برمیگرداندکه اگر اعوجاج و نویز وجود نداشته باشد، درست مثل سیگنال صوتی اولیه است. این اصل، آن چیزی است که تلفن بر اساس آن بنا شده است.
در ابتدا عملیات اصلی تلفن شامل گرفتن شماره تلفن، زنگ زدن، آغاز مکالمه (پروتکل زمانبندی شده از نوع توافقی) بوده و انتقال سیگنال در شبکه های تلفنی نیز آنالوگ بوده است. این روش به سرویس های ساده تلفن های قدیمی ‎(Plain Old Telephone System) POTS‏ معروف شد. پس از آن طولی نکشید که از سیگنال آنالوگ، 8000 بار در ثانیه (طبق تئوری شانون) نمونه برداری شده و هر نمونه بر اساس یک روش خاص وزن دار، موسوم به PCM که مخصوص صدای گوینده توسعه یافته بود، به یک بایت 8 بیتی تبدیل می شد. به این ترتیب جریانی مستمر از بیت های باینری با نرخ 64Kbps به وجود می آید که سیگنال دیجیتالی سطح صفر (DS0) خوانده می شود.با این حال در بسیاری از کاربردها، نظیر تلفن های موبایل که پهنای باند موضوع اصلی است، 64Kbps به ازای هر کانال در کاربردهای صوتی غیراقتصادی است. در نتیجه چندین روش الگوریتمی ارایه گردید تا جریان 64Kbps را به 5.3Kbps یا حتی کمتر فشرده سازی کند. از جمله این الگوریتم های فشرده ساز می توان از ‎PCM تفاضلی (DPCM)،‏ ‏DPCM وقفی (ADPCM)،‏ PCM زیگما دلتا و موارد دیگر نام برد.
تئوری شانون بر روی حداقل نرخ بیت که می توان سیگنال آنالوگ (صوت) اولیه را به صورت قابل اعتمادی حتی با وجود نویز بازسازی کرد، کار می کند. این حداقل نرخ بیت با یک نرخ خطای بیت مشخص، ظرفیت کانال دیجیتالی را مشخص می کند. نرخ خطای بیت عمدتاً بستگی به نسبت توان سیگنال به توان نویز دارد.بنابراین به ازای پهنای باند هر سیستم، مقدار نرخ بیت قابل قبول و حداقل نرخ بیت هر کانال، یک ظرفیت وجود دارد، که تعیین کننده بهره برداری مؤثر از پهنای باند است. به مداری که وظیفه تبدیل سیگنال الکتریکی را به PCM و برعکس برعهده دارد، Code/Encode به طور خلاصه Codec می گویند. وظیفه Code/Encode تبدیل و ترجمه هر نمونه به نمایش های باینری است که با این عمل با استفاده از یکی از دو جدول تبدیل صورت می گیرد. یک جدول تبدیل، موسوم به قانون α است که در اروپا کاربرد دارد. در سرویس POTS، Code/encode د رگوشی تلفن مشترک نبوده بلکه در تجهیزات ارائه دهنده سرویس تعبیه می شود.

(ITU-T G.711)
علت روش وزن دار کردن این است که تقریباً دارای منحنی لگاریتمی است و برای این که بتوان بهتر با آن کار کرد باید از سیستم وزنی آنتی لگاریتمی برای خطی کردن آن استفاده نمود. اما از آن جایی که در اروپا و امریکا از دو جدول متفاوت برای تبدیل سیگنال استفاده می شود، اگر سیگنالی در مسافت های فرا اقیانوسی انتقال یابد، باید از سیستم های خاص موسوم به دروازه تبدیل قانون مو – آلفا روی آن صورت گیرد.
کد گذاری و فشرده سازی سیگنال آنالوگ با نرخ بیتی کمتر از 64Kbps، PCM به دلیل ذخیره سازی و اجرای عملیات لگاریتمی زمان بر است و هر چه قدر هم که این زمان کوتاه باشد، تأخیر ایجاد می کند. چون تأخیرها با هم جمع می شوند، در نتیجه برای این که انعکاس صدا و همپوشانی مکالمه کننده به حداقل ممکن برسد، مجموعه استانداردها حدود آن را، به عنوان قاب کلی برای سازندگان Code/Encode تعریف می کنند. فهرستی از استانداردهای Code/Encode و زمان قاب آن ها در جدول ارائه شده است.

Code/Encode استاندارد نرخ بیت زمان
ADPCAM G.726 16/24/32/40 Kbps 0.125 µsec
CELP G.728LD 16 Kbps 2.5 msec
ACELP G.729CS 8 Kbps 10 msec
رمزگذار چند نرخی G.723/1 5.3/6.3 Kbps 30 msec


شرکت مخابرات به دلیل کمبود امکانات از دستگاههای PCM از یک زوج سیم استفاده کرده و ۸ خط تلفن به متقاضیان ارایه می کنند. این دلیل اصلی عدم امکان ارایه اینترنت پر سرعت ADSL+2 به متقاضیان می باشد.
استفاده از یک زوج سیم برای ارایه ۸ خط تلفن به متقاضیان توسط مخابرات به دلیل نبود امکانات دلیل عدم امکان ارایه اینترنت پر سرعت ADSL+2 بر روی خطوط آنها می باشد.