스크랩 PCM이란?

[황희상(푸른하늘)]

PCM이란?

아날로그 신호의 데이터는 이러한 변조 방식을 통해서 0 또는 1의 바이너리(binary) 비트 형식의 데이터로 변화되어 전송되어진다.

대표적인 디지털 변조 방식으로는 펄스부호변조(PCM:pulse code modulation) 방식을 들 수 있는데 이러한 PCM 방식은 다음과 같은 3가지 과정을 거쳐서 수행하게 된다.

첫번째 과정은 샘플링 과정으로 아날로그 신호를 1초에 9000 번  샘플링하여 PAM(pulse amplitude modulation) 코드를 생성하는 것이다. 9000번의 샘플은 채널의 반대쪽에서 아날로그 신호를 재구성할 수 있는 충분한 정보를 전달하기 때문이다. 두번째로는 양자화 과정으로 PAM 신호에 값을 할당하기 위한 작업을 하는 과정이다. 세번째로는 부호화 과정으로 샘플을 2진 비트 스트링으로 부호화하는 것이다.

이러한 3가지 과정을 통해서 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸기 위해 디지털 변조를 수행하는 것이다. 이렇게 디지털 변조를 하는  이유는 아날로그 신호를 통신망에 전송하는 것보다 디지털 신호로 전송하는 것이 더 많은 장점을 가지고 있기 때문이다. 예를 들면 오류가 발생했을 경우에도 아날로그 신호보다 디지털 신호에서 더 확실하게 복원을 할 수 있으며 이러한 이유로 더 먼 거리의 전송을 가능하게 한다. 또한 디지털 전송은 아날로그 전송보다 덜 복잡하고 저렴하다.

PPM  방식  → AM 및 , 일반  FM 만을 지원하는 송수신기가 여기에 속한다 . PPM 은 간단히 말하자면 송신기 측에서 위상 변조 등으로 신호를 보내면   (송신기 측에서 보낸 펄스를) 뒤따라 오는 데이터 펄스에 의해  송신기에서 보내온 데이터 만큼의 비례각을 서보로 전송하여 동작 시키는 방식이다.  (학교에서 배운 대로라면 , 서보 또한 3상 모터이므로  단순히  전압과 전류등은 + 선과 -선으로 전압을 제공받은 다음  외부에서 프로그레밍 되어 전송되어진 출력 값에 비례하여 동작 하는 것으로 알고 있다 .  디지털 펄스 와 위상 변조 신호를 수신기가 제공 받아 이것을 샘플링 회로에서 잡음을 제거 하고 (수신기 중에는 "싱글" 과  "듀얼 컨버젼" 수신기 등이 있는데 싱글 수신기는 잡음을 걸러주는 샘플링회로가  1개 이고   듀얼은 단순히 2개 인 것을 뜻한다.) 비교적 가공되어 진 께끗한 정보를 서보로 전송하여 제어하는 방식이다.

PCM 방식 →  지구상에 있는 모든 전화기 및 인터넷 회신 신호는" PCM " 회로 이며  몇몇 미개한 국가나 지역을 제외하고는 아주 깨끗한 신호를 보낼수 있기 때문에 PCM 을 선호 하고 있으며, 우리나라 또한 1970 년대에 들어서 거의 대부분의 전화기및 통신장비등 PCM 장비로 교체되었다.  PCM 은 위에서 언급한것과 같이  송신기에서는  아날로그 펄스가 아닌 디지털 펄스를 발사하게 되는데,  우리가 흔히 알고 있는  2진수 처럼  0101 ~ 0001 ~ 0110  ~1001 ~1011 ~1110 등의 신호를  송신하면 수신기가 들어오는 신호를 샘플링 회로 에서 1초에 9000 번까지 샘플링 하여(수신기의 경우 싱글과 듀얼이 있다고 언급 하였는데, 기본적으로 9000번의 샘플링을 거치므로 PCM 수신기에서의 싱글과 듀얼은 사실상 무의미 하다) 이 신호를  양자화 부호기 등의 디지털 논리회로 등을 거쳐 바로 서보로 전송해주는 시스템이며 송, 수신도중에 공중및 지상에서의 전파 방해를 받지 않기 때문에 신뢰도가 아주 높다.

 우리가 흔히 사용하고 있는 PCM 수신기 등을 살펴보면 PCM 1024 , PCM 2048 이란 수신기 등을 자주

접하게 되는데 뒤에 붙는 1024 의 숫자는 해상도를 뜻한다.  해상도란  조종기의 스틱및 스티어링 등이  정 중앙의 센터 (뉴트럴 ) 로 맞춰 놓고 서보가 움직이는 구간을 디지털로 나눈 것이다. 한마디로 스티어링의 뉴트럴을 가운데로 두고 손으로 돌리면 서보가 한쪽 방향으로 1024 조각으로 나누어져 동작 한다는 것이다.

참고로, Q-PCM (Q-PCM 이란 하이텍 에서만 제공해주는  PCM 방식이다.)의 해상도는 512이며, 후타바의 경우엔 1024나 2048의 숫자 만큼 서보의 동작 각도가 쪼개어져 2048번 까지 동작하게 된다.

물론 2048은 해상도 뿐만 아니라 반응시간도 가장 빠르며 ( 현재 RC CAR 용 송수신기는 PCM 1024 까지 지원되고 있으며 PCM 2048은 노이즈가 적은 자동차의 경우는 큰 필요가 없기 때문에 개발이 중지 된것으로 알고 있다.)JR의 PCM은 잘 모르지만 아마도 1024와 비슷할 것으로 예상된다. 

120도의 작동각을 가지는 서보를  Q-PCM은 512개로 쪼개어 스틱의 움직임에 맞춰 1칸씩 작동 하는 것이다.

  따라서 PCM수신기는 언제 어디서나 어떠한 상황에서도 노콘이 일어나기 전까지는 스틱의 움직임에 한결같이 반응하므로  신뢰도가  매우  높고, PCM 수신기는 부가적으로 페일 세이프 기능이 자동으로 내장 되어 있기 때문에, 송신기에서 보내오는 신호를 못 읽을 경우에는 자동으로 수신기의 전원이 차단해 준다.  간혹 이  페일 세이프 기능이 역으로  조종이 가능한 비행기류 등의 전원을 차단 하기도 하여,  조종이 불가능한 다소 대형 기체가 인가로 추락 하여 인명 피해를 낫기도 한다.

추가 : PCM 의 약자는   " 펄스 코드 모듈레이션 변조 " 이며,

         PPM의 약자는    "펄스 포지션 모듈레이션 변조" 이다.