Comunicacion digital pcm en telecomunicaciones

Modulación por pulsos digital
Completa la conversión A/D de la información f(t) con las siguientes ventajas: regeneración de la señal digital, minimización de ruido y interferencia, flexibilidad de los circuitos digitales, capacidad de programación y procesamiento, baja potencia de transmisión, mayor capacidad de transmisión, compresión de información, limitación de ancho de banda, etc. Existen2 tipos de codificación:
Codificación de señal o forma de onda: robusta, de baja complejidad y no considera el comportamiento de la fuente que genera f(t) (independiente de la fuente). La tasa de bits es alta y su compresión es limitada.
Codificación de fuente: de alta complejidad, requiere de parámetros sobre el comportamiento de la fuente (dependiente de la fuente). La tasa de bits es baja ycuenta con formatos de compresión (vocoders).

MODULACION POR CODIFICACIÓN DE PULSOS (PCM)

Técnica de conversión A/D mediante la cuantización y codificación de las muestras reales fk de la señal f(t).

Sistema de Transmisión PCM

Para la descripción del modulador PCM consideremos una señal f(t) de voz de 3.2 Khz y 4V pico:

a) FPB.- Filtro ‘anti-aliasing’ que limita la señal f(t) enbanda. Ej. frecuencia de corte fm = 3.2 Khz
b) S&H.- Se muestrea la señal f(t) con 8 KHz ( > 6.4 KHz) cumpliendo el criterio de Nyquist con una sobretasa Ts=25 %, más que suficiente para la detección de voz. Se implementa en la red de telefonía básica (RTB).
c) Cuantizador.- Aproxima las muestras reales fk a q niveles fijos de cuantización fq (menos bits de codificación). El rango pico-pico 2mp def(t) se divide en ‘q’ intervalos uniformes de longitud 2mp/q, luego se toman los puntos medios de cada intervalo como los niveles fijos fq.

Cada muestra fk pertenece a un intervalo: [pic] ( [pic]
Cada muestra fk se aproxima al punto medio: [pic] p.g. q = 2v
El error 'ek’ en cada aproximación: ek = fq – fk, |ek| < mp/q ( precisión ó sensibilidad
d) Codificador.- A cada nivel fq se asocia unentero fd entre 0 y q-1 que se traduce a v bits. Los pulsos M-arios (ternario, cuaternario, octal, hexadecimal, etc.) se utilizan bajo ruido y ancho de banda limitados. Para minimizar el error de detección se utiliza la técnica de codificación ´Gray´
[pic], [pic] bits/muestra, [pic] símbolos M-arios/muestra
e) Conversor // - Serie.- Transmite en serie las secuencias de bits PCM querepresentan al mensaje f(t), con los siguientes parámetros:
- Velocidad de bits: [pic] bits/seg, bps - Ancho de Banda: [pic] Hz (conformación de pulsos)
- La velocidad de pulsos para sistemas M-arios se mide en baudios o pulsos M-arios/seg

Proceso A/D:

Problema 1: Determine la codificación de una muestra fk = -1.1 V para q = 256 niveles. Indique tasa de bits y Btx.
Cuantización:[pic] ( n-1 ( -70.4 < n+1 ( n = -71
Nivel de cuantización: [pic] (aprox. la misma muestra fk ( fq)
Error de cuantización: ek = fq – fk = – 1.109375 + 1.1 = –9.375 mV
Cota superior del error: mp/q = 4/256 = 15.625 mV |ek| = 9.375 mV < 15.625 mV OK
Codificación: # bits ( v = log2(256) = 8 bits/muestra
Codificación: fd = (-71+255)/2 = 92|2 = 01011100(2) (binaria natural)
Enformato M-ario: 01011100(2) = 1130(4) = 134(8) = 5C(16)
Codificación Gray: 01110010(2) = 1302(4) = 162(8) = 72(16)
Salida PCM:
Tasa de bits: r = v f = 8 bits/muestra x 8000 muestras/seg = 64 Kbps (tasa típica de voz)
Para el caso M-ario: r = 4 pulsos/muestra x 8000 muestras/seg = 32 Kbaudios (cuaternario)
r = 3 pulsos/muestra x 8000 muestras/seg = 24 Kbaudios (octal)Ancho de banda: Btx ( 32 KHz Para el caso M-ario: Btx ( 16 KHz (cuaternario) Btx ( 12 KHz (octal)

Sistema de Recepción PCM

Las etapas del Rx PCM son complementarias: conversor serie-//, decodificador, S&H, SYN, etc. La etapa S&H regenera la señal PAM S&H necesaria para generar el mensaje[pic] a partir de las muestras fq = fk + ek. Las muestras fk reproducen f(t) y las muestras ek...