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Cumputer Science/디지털 통신📡

4장 : 디지털 펄스 변조 + 원천 부호화

by @ENFJ 2021. 12. 5.

디지털 펄스 변조

디지털 펄스 변조

- PCM : pulse coded modulation

- DPCM : differential pulse coded modulation

- DM : Delta modulation

 

PCM

 

★중요 파트

DPCM 은 differential pulse coded modulation 으로 현재값에서 앞에 값(이전 값)을 뺀 신호값차이를 부호화 한다.

차동값 구하는 방법?
표를 보면 
첫 양자화 0.5 의 차등은 0 으로 시작한다. (처음이기 때문에 뺄게 없다.)
두번째 2.5 의 차등은 2.5-0.5 를 하여 2가  차동값.
세번째 3.5 - 2.5 = 1 이 차동값.
네번째 2.5-3.5 = -1 이 차동값.

10진 부호값 구하는 방법?
10진 부호는 첫 양자화값 0.5 의 차동이 0 이고 10진 부호는 4로 정해져있기 때문에.
다음 2.5 이 차동 이 2이므로 
10진 부호 4에서 2를 더한 6이 2.5의 10진부호 값이 된다.
즉, 첫 10진부호값에다가 해당 차동값을 더하면 그 해당값의 10진부호를 쉽게 구할 수 있다.

 

DM 은 delta modulation 으로 차동신호에 대하여 표본당 1비트만을 사용하는 DPCM의 특별한 경우이다.
차동신호가 + 인경우 1을 나타내고
차동신호가 - 인 경우 0을 나타내면 된다.

DM 값 구하는 방법?
첫 차동은 없기 때문에 0이다. 
 두번째 2.5를 보면 0.5 에서 2.5 는 + 이다. 왜냐하면 +2를 해야 되기때문! 즉 값이 올라간다.
그러므로 2.5의 DM 은 1이다.

2.5에서 3.5 도 올라가는 값이기 때문에 + 이므로 3.5의 DM 값은 1이다.
3.5 에서 2.5 는 내려가는 값이므로 - 이다. 2.5의 DM 값은 0이다.
2.5 에서 -0.5는 내려가는 값이므로 - 이고, -0.5 의 DM 값은 0이다.

 

 


원천 부호화

원천부호화(Source coding): 원래의 디지털 신호로부터 상대적으로 덜 중요한 정보 또는 용장성(중복성)을 제거하여

데이터의 압축을 수행

 

데이터 압축 기술로 널리 쓰이는 허프만 부호화는 문자의 사용 빈도에 따라 가변길이 부호를 적용하는 방식이다.

즉, 가장 자주 사용하는 문자는 가장 짧은 부호를 쓰고 , 사용빈도가 가장 낮은 문자는 가장 긴 부호로 표현한다.

 

ex) 불 , 물, 숨, 피,.. 이런 단어들도 어떻게 보면 허프만 부호화?? 자주사용하는 단어인만큼 짧다.

 

0.50% 으로 발생확률이 가장 높은 A문자의 허프만 코드는 0으로 가장 짧다.
다음 0.25% 발생확률로 두번째인 B 문자의 허프만 코드는 10 으로 두번째로 짧다.

마지막 0.10% 발생확률로 가장 낮은 확률인 D 문자의 허프만 코드는 111로써 가장 길다고 볼수 있다. 

* 위 그림을 그릴때는 발생확률이 가장낮은 D C B A 순으로 그린다.

 

확률이 8분의 1로 같은 0, 3, 4, 7
확률이 8분의 2로 같은 1, 6  
을 허프만 수형도로 나타낸 그림이다.

확률이 동일한것끼리는 순서 관계가 없다. 
즉 6 1 7 4 3 0 순으로 그려도 된다. (단지 확률이 낮은것은 가장 아래로 와야 된다.)


3. 비트 할당 방법?
비트 할당 은 보기 편하게 색깔별로 나타냈으니 보고 참고바람.
*대각선으로 내려가다가 알고싶은 숫자에 꺽으면 해당 숫자의 비트가 나온다고 생각하면 편하다.

총 비트수는 비트할당으로 나온 총 비트 갯수를 그냥 다 더하면 된다.



연습문제

 

1. 확률계산
4, 6 , 1 ,2 :  8분의 1확률
3, 5        :   8분의 2확률

확률이 낮은 4 ,6, 1, 2 를 아래쪽에 
그리고 확률이 높은 3, 5 를 위쪽에 적어준다.

그후, 그림과 같이 0 1....을 이용한 그림표를 그리고, 
비트할당을 해준다.

비트할당은 대각선으로 내려가다가 해당 숫자의 비트를 알고싶을때 꺾으면 된다.

10진 부호 값에 비트할당으로 나온 값을 알맞은 곳에 넣어주면 된다.