PCM(펄스 코드 변조)이란 무엇인가?

펄스 코드 변조, Pulse Code Modulation이란 무엇인가?

PCM은 PAM된 아날로그 신호를 표본화, 양자화, 부호화 과정을 거쳐 디지털 형태의 신호로 변환하는
과정이다.
※PAM : 펄스 진폭 변조, Pulse Amplitude Modulation, 신호파의 진폭에 따라 반송파의 진폭을 변화시키는
변조 방식

아날로그 신호를 PCM 방식으로 디지털 변환하여 전송, 복호하는 과정을 살펴보자.

1. 먼저 아날로그 신호파를 이산적인 펄스파로 만드는데 이 때 아날로그신호 최고 주파수의 2배
   이상이 되는 주파수로 표본화 한다.
   Nyquist의 표본화 주파수(f_s)라고 하는데 f_s = 2f_m 이다. 만일 f_s < 2f_m 이면 파형이 서로 겹치게되어
   aliasing이 발생한다. (샤논의 표본화정리)
2. 신호파의 크기에 따라 펄스의 진폭을 변화시키는 PAM후 양자화, 부호화를 거쳐 디지탈 신호로
   전송한다.
3. 양자화는 진폭을 이산적인 신호로 변화하는 과정이며 M= 2ⁿ 이다.
   (M:양자화 계단, n:양자화시 사용되는 비트 수)

이 그림은 3bit로 양자화 하여 양자화 계단(M)은 8임을 보여준다.
즉, 점선이 8단계이다.

4. 부호화에서 양자화된 신호를 1과 0으로 변환한다.
5. 전송선로를 거쳐서 복호기는 수신된 펄스파를 PAM파로 복원한다.
6. 맨 뒷단의 LPF를 통하여 적분을 수행하고 이에 PAM파에서부터 원 신호를 뽑아내게 된다.

PCM은 PM(Pulse Modulation)의 일종으로 각종 누화, 잡음에 강하여 저질의 전송로에서도 사용 가능하며
고급 여파기를 사용하지 않아도 된다. 하지만 점유 주파수 대역폭이 넓다는 단점이 있다.
 
PCM의 전송량을 줄여 전송속도를 개선하기 위한 방법으로는 DM, DPCM, ADM, ADPCM 방식이 있다.