Codec: telefonia pcm con referencia a la codificación de señales de telefonía en formato pcm. sobre el muestreo y la cuantificación.

CODEC: TELEFONIA PCM

1001

CODEC: TELEFONIA PCM
Con referencia a la codificación de señales de telefonía en formato PCM. Sobre el muestreo y la cuantificación.

1- PRESENTACION
1.1- DIGRESION: HISTORIA DE LOS 64 Kb/s. La codificación PCM (Pulse Code Modulation) fue patentada por A.Reeves-1939. K.Cattermole-1962 fue quien propuso la ley A de codificación para PCM. Cuando se inició laaplicación comercial de los codificadores PCM, se pensaba en una red mixta de transmisión digital y centros de conmutación analógicos. Esto requería de conversores A/D y D/A (Codec) en cada sección de transmisión. En USA se resolvió colocar un máximo de 4 Codec en línea a lo largo de un trayecto. El CCITT en 1968 determinó en cambio un Circuito de Referencia de 7 Codec en línea. Para mantener unarelación señal a ruido de cuantificación S/Nq acotada a valores inaudibles luego de 7 pasos es necesario llevar el valor de S/Nq para cada Codec individual a 33 dB. Se resolvió entonces utilizar 8 bits de codificación para cada muestra. En el caso de la ley µ en particular, cada 6 muestras se transmite una de ellas con solo 7 bits, el octavo y menos significativo de los bits se lo utiliza paraseñalización. El resultado es la velocidad de 64 kb/s, teniendo en cuenta la frecuencia de muestreo de 8 kHz y la codificación en 8 bit por muestra. Hoy día, se piensa en cambio en una red totalmente digital que solo requiere un conversor en cada extremo telefónico, el valor de S/Nq= 33 dB es excesivo; bastaría con menos bits para obtener una prestación similar. En aplicaciones satelitales y celulares,donde el costo del ancho de banda es mucho mayor que en enlaces terrestres, se aplican métodos para el aprovechamiento de los 64 kb/s mediante varios canales de velocidad inferior. Aparece entonces la codificación Diferencial PCM Adaptativa (ADPCM) que permite codificar canales telefónicos con velocidades de 16, 24 y 32 kb/s; aplicado para enlaces satelitales. También se dispone de varios tipos decodificación predictiva lineal LPC para telefonía celular. 1.2- TEORÍA DE LA INFORMACIÓN Los mensajes tienen la siguiente característica: un mismo mensaje aporta distinta información en diferentes circunstancias; es decir, cuanto menos se conoce y menos probable es un hecho, un dato aporta mayor información. Con esta propiedad se puede concluir que la información de un evento es función inversa dela probabilidad de ocurrencia. Es decir: I = log2 1/P donde I es la información y P la probabilidad de ocurrencia. La unidad es el bit (binary digit). Si la probabilidad es 0,5 cada dígito aporta 1 bit de información. Se denomina tasa de información R a la cantidad de bits que se emiten por segundo. La cantidad de configuraciones N de un mensaje de µ símbolos y una longitud n es N = µn. Sedenomina capacidad de información C de un canal a la máxima cantidad de bits que se pueden transmitir por él. Si se supone una señal de µ símbolos con una duración t para cada símbolo y de longitud total T. La longitud del mensaje es T/t. La cantidad de mensajes distintos es µT/t. Si cada mensaje es equiprobable la probabilidad de aparición de cada uno de ellos es 1/(µT/t) y la información será: I = log2µT/t La tasa de información es: R = I/T = 1/t.log2 µ = S.log2 µ ≤ C Donde S es la velocidad de señal. En palabras, la capacidad de un canal debe ser superior al valor de la tasa de información.

1001-(1)

CODEC: TELEFONIA PCM
Del concepto de muestreo se sabe que el valor de S debe ser inferior a 2.B (B es el ancho de banda en Hertz). Por otro lado, Shannon y Hartley-1949 probaron que lacapacidad de un canal de transportar información está ligada a la relación señal a ruido S/N mediante: C = B . log2 (1 + S/N) donde N es la potencia media del ruido y S/N se expresa en número de veces. Comparando la expresión [S.log2 µ ≤ C] con [C= B.log2 (1+S/N)] se puede concluir que: µ2 = 1 + S/N Resulta ser que el número de niveles se relaciona con la S/N. Este argumento introduce un límite...