디지털통신) PCM(Pulse Code Modulation)

23.10.13 집필

 

 

PCM(Pulse Code Modulation) : 펄스 코드 변조 라는 이름인데 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하는, 디지털 통신의 아주 근간이 되는 이론이다.

 

이 사진을 보면 이해가 쉬운데,

 

1. 연속적인 아날로그 신호를

2. 일정 주기로 sampling(표본화)하고, 이 데이터를 기반으로

3. Quantization(양자화)하여 최종적으로 digital signal로 내보내는 것이다.

 

 

Analog -> Sampling의 경우에는,

 정말 많은 부분에서 등장하기 때문에 이 글을 읽을 미래의 나와 독자들은 잘 알겠지만, Nyquist frequency 이론에 의해 주기의 두배 이상으로 샘플링 해야한다. 실제 현재의 우리생활에서는 보통 두배로 하여 사용한다. 

 

Sampling -> Quantization의 경우에는,

 표본화 된 데이터를 기반으로, 해당 system에서 지정한 bit수에 맞게 그 정도를 나타내는 것이다. 위의 사진에서는 3bit로 할당 된 경우를 나타냈는데, max를 111, min을 000 으로 하여 그 사이를 mapping 한다고 생각하면 된다.

 

 

이런 과정을 거친 아날로그 신호는 디지털 신호로 modulation되는데, 이 과정에서 양자화 오류가 발생한다.

연속적인 값인 아날로그신호를 n개의 bit로 할당하여 디지털화 했기 때문에 발생한느 것인데, 실제의 analong값과 양자화된 데이터의 값 사이에서 나오는 약간의 오차를 말한다.

양자화 오류를 해결하는것은 너무도 간단하다. 그냥 양자화 하는 bit수를 높이면 된다. 하지만 이런 경우, 같은 bps의 속도에서 더 느린 데이터 전송 속도를 보이게 된다. 양자화 bit 수를 높이고, 같은 속도를 유지하려면 bps를 높이는 수 밖에 없다.

 

 

이제 예시를 한번 들어보자.

어떤 아날로그 신호를 44.1KHz로 Sampling하고, 16bit/samples한다고 정하면?

->  705.6 K bps

 

PCM의