PCM (Pulse Code Modulation)

PCM ist das Akronym für Pulse Code Modulation. Es handelt sich um ein Verfahren, um analoge Signale in binäre Daten umzuwandeln. Mit der PCM lassen sich alle Arten an analogen Signalen digitalisieren. Dazu gehören beispielsweise Videos mit voller Bewegung, Sprache, Musik, Telemetrie und VR (virtual Reality / virtuelle Realität).

Um binäre Daten aus einer analogen Wellenform von der Quelle (dem Sender) eines Kommunikationskreislaufs zu erhalten, wird die analoge Signalamplitude in regelmäßigen Zeitabständen gesampelt (gemessen). Die Sampling-Rate oder die Anzahl der Messungen pro Sekunde beträgt ein Vielfaches der maximalen Frequenz der analogen Wellenform. Sie wird in Zyklen pro Sekunde oder Hertz angegeben. Die unmittelbare Amplitude des analogen Signals für jedes Sampling wird entsprechend nach Vorgaben gerundet. Dieser Prozess nennt sich Quantisierung. Die Vorgaben sind immer eine Zweierpotenz. Mögliche Beispiele sind also 2, 4, 8, 16, 32 oder 64. Diese Zahlen können durch drei, vier, fünf oder sechs Binärziffern (Bits) repräsentiert werden. Der Output eines Pulse Code Modulators ist daher eine Serie an Binärziffern, die immer durch eine Zweierpotenz von Bits angegeben wird.

Abbildung 1: Abtastung eines Sinussignals (blaue Kurve). Die Werte des analogen Signals werden mit einer konstanten Abtastrate erfasst (grüne Linien). Die so ermittelten Amplitutenwerte werden dann in digitalen Daten umgerechnet.

Beim Ziel (Empfänger) des Kommunikationskreises konvertiert ein Pulse Code Demodulator die binären Ziffern zurück zu Impulsen. Sie besitzen die gleichen Quantenebenen wie die des Modulators. Diese Impulse werden weiterverarbeitet, um die analoge Wellenform im Original wiederherzustellen.

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